（18分）如圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌平面與水平面成α角，導(dǎo)軌下端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿ab與絕緣輕質(zhì)彈簧相連靜止在導(dǎo)軌上，彈簧勁度系數(shù)為k，上端固定，彈簧與導(dǎo)軌平面平行，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B．現(xiàn)給桿一沿軌道向下的初速度v0，桿向下運動至速度為零后，再沿軌道平面向上運動達最大速度v1，然后減速為零，再沿軌道平面向下運動……一直往復(fù)運動到靜止（導(dǎo)軌與金屬桿的電阻忽略不計）．試求：

（1）細(xì)桿獲得初速度瞬間，通過R的電流I
（2）當(dāng)桿速度為v1時離最初靜止時位置的距離L1
（3）桿由初速度v0開始運動直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q

       

解析試題分析：（1）細(xì)桿獲得初速度瞬間，回路中的感應(yīng)電動勢為
          （2分）
由歐姆定律  
　          （2分）
解得           （1分）
（2）設(shè)桿最初靜止不動時彈簧伸長x0，由題意
　　   （2分）
當(dāng)桿的速度為v1時彈簧伸長x1，由題意
　 （2分）
此時　         （2分）
而　        （1分）
解得　        （1分）
（3）桿最后在初位置靜止，由能量守恒定律可得
考點：本題考查電磁感應(yīng)定律、牛頓運動定律、能量守恒定律。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

如圖所示，A1與A2是兩只相同的電流表，自感線圈L的直流電阻和R相等，開關(guān)S閉合的瞬間，A1的示數(shù)   于A2的示數(shù)，開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，A1的示數(shù)   于A2的示數(shù)，S斷開的瞬間，A1的示數(shù)   于A2的示數(shù)。（填“大”、 “小”、“等”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，在水平面上固定有長為L=2m．寬為d=1m的金屬“U”形導(dǎo)軌，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=lm/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為λ=0.1/m，不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取g="10" m/s2)。

(1)通過計算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運動情況；
(2)計算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；
(3)計算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距L，與水平面的夾角為θ，整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下。當(dāng)導(dǎo)體棒EF以初速度v0沿導(dǎo)軌上滑至最大高度的過程中，導(dǎo)體棒MN一直靜止在導(dǎo)軌上。若兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g，在此過程中導(dǎo)體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，

求：
（1）導(dǎo)體棒MN受到的最大摩擦力；
（2）導(dǎo)體棒EF上升的最大高度.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分） 如圖所示，兩根豎直放置的平行光滑金屬導(dǎo)軌，上端接阻值R＝3 Ω的定值電阻．水平虛線間有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場B，磁場區(qū)域的高度為d＝0.3 m．導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma＝0.2 kg，電阻Ra＝3 Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb＝0.1 kg，電阻Rb＝6 Ω.它們分別從圖中P、Q處同時由靜止開始在導(dǎo)軌上無摩擦向下滑動，且都能勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)b剛穿出磁場時a正好進入磁場．設(shè)重力加速度為g＝10 m/s2，不計a、b之間的作用，整個過程中a、b棒始終與金屬導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻忽略不計．求：

（1）在整個過程中，a、b兩棒克服安培力做的功分別是多少；
（2）a、b棒進入磁場的速度；
（3）分別求出P點和Q點距A1的高度．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）一個200匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強度在0.05s內(nèi)由0.1 T增加到0.5T，在此過程中磁通量變化了多少？磁通量的平均變化率是多少？線圈中感應(yīng)電動勢的大小是多少伏？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（9分）如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37º，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面斜向左上方的勻強磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10m/s2，已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：

（1）通過導(dǎo)體棒的電流；
（2）導(dǎo)體棒受到的安培力大小；
（3）導(dǎo)體棒受到的摩擦力.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導(dǎo)軌，間距為L1，處在豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為B1的勻強磁場中，一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運動。質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點a、b通過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強度大小為B2的勻強磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對a、b點的作用力．

(1)通過ab邊的電流Iab是多大？
(2)導(dǎo)體桿ef的運動速度v是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如右圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個定值電阻．導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸．斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場．現(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運動，此時放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止．當(dāng)a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力， a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導(dǎo)軌．當(dāng)a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運動．已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計．求：

(1)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度Ia與定值電阻R中的電流強度IR之比；
(2)a棒質(zhì)量ma；
(3)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動時所受的拉力F.

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