21.發(fā)電機和電動機在結(jié)構(gòu)上具有相似性,因此電動機也可以作為發(fā)電機使用。如圖1所示,用R表示玩具電動機線圈的等效電阻,將電動機接在一電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源兩端,電動機的轉(zhuǎn)軸上纏有足夠長的輕繩,繩下端懸掛一質(zhì)量為m的重物,最終可以使重物勻速上升。如圖2所示,若將原電路中的電源去掉,將玩具電動機作為發(fā)電機使用,輕繩在軸上的纏繞方向不變,懸掛的重物質(zhì)量相同,重物最終以速率v勻速下落。為簡化問題研究,認(rèn)為玩具電動機作為發(fā)電機使用時,線圈勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生大小恒定的電動勢;不考慮各部分的摩擦阻力的影響,認(rèn)為電動機或發(fā)電機線圈勻速轉(zhuǎn)動時所受安培力大小與所掛重物重力大小成正比,與線圈轉(zhuǎn)動速度無關(guān)。
a.圖1和圖2中通過電阻R的電流方向
(選填“相同”或“相反”)。
b.已知重力加速度為g,求圖1中重物勻速上升的速度大小u。