精英家教網(wǎng)如圖所示，光滑平行的水平金屬導軌MNPQ相距L，在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間OO1O1′O矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場，磁感強度為B．一質(zhì)量為m，電阻為r的導體棒ab，垂直擱在導軌上，與磁場左邊界相距d0．現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動（棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計）．求：
（1）在圖中標出當棒ab進入磁場后流過電阻R的電流方向；
（2）棒ab在離開磁場右邊界時的速度；
（3）棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能．
分析：（1）由右手定則可以判斷出感應電流的方向；
（2）由E=BLv求出感應電動勢、由歐姆定律求出電流、最后由安培力公式求出安培力；
（3）由能量守恒定律求出回路消耗的電能．
解答：解：（1）由右手定則可知，通過導體棒ab的電流由b流向a，則流過電阻R的電流方向由M指向P；
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（2）ab棒離開磁場右邊界前做勻速運動，設速度為vm，
則：E=Blvm，I=
E
R+r
，
導體棒受到的安培力：FB=BIL，
對ab棒勻速運動有平衡條件得：F=FB=BIL，
解得：vm=
F(R+r)
B2l2
；
（3）對ab棒從啟動到離開磁場右界，
由能量守恒可得：F(d0+d)=W電+
1
2
m
v
2
m
，
解得，回路中消耗的電能：W電=F(d0+d)-
mF2(R+r)2
2B4l4
；
答：（1）電流方向如圖所示；（2）棒ab在離開磁場右邊界時的速度為
F(R+r)
B2L2
；（3）棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能F(d0+d)-
mF2(R+r)2
2B4l4
點評：此題考察了導體棒在磁場中運動，在安培力作用下能量的轉化問題，和安培力作用下的運動情況．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑平行的金屬導軌MN和PQ，間距為L，與水平面之間的夾角α，勻強磁場磁感應強度為B，垂直于導軌平面向上，MP間接有阻值為R的電阻，電阻為r、質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導軌放置，其它電阻不計，若給金屬桿ab平行斜面向上以速度v0，使之沿斜面開始運動，上升的最大高度為h，經(jīng)過一段時間金屬棒ab又回到出發(fā)點，則（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑平行的金屬導軌MN和PQ，間距L=1.0m，與水平面之間的夾角α=30°，勻強磁場磁感應強度B=2.0T，垂直于導軌平面向上，MP間接有阻值R=2.0Ω的電阻，其它電阻不計，質(zhì)量m=2.0kg的金屬桿ab垂直導軌放置，用變力F沿導軌平面向上拉金屬桿ab，若金屬桿ab以恒定加速度a=2m/s2，由靜止開始做勻變速運動，則：（g=10m/s2）
（1）在5s內(nèi)平均感應電動勢是多少？
（2）第5s末，回路中的電流多大？
（3）第5s末，作用在ab桿上的外力F多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?南通二模）如圖所示，光滑平行的長金屬導軌固定在水平面上，相距L=1m，左端連接R=2Ω電阻，一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導體棒MN垂直放置在兩平行金屬導軌上，彼此電接觸良好，導軌的電阻不計．在兩導軌間有這樣的磁場：0≤x≤0.5m區(qū)間，磁場方向豎直向下，磁感應強度B大小隨x變化關系是B=0.6sin
πx2xn
(T)，x0=0.5m；0.5m＜x≤1m區(qū)間，磁場方向豎直向上，兩區(qū)域磁感應強度大小關于直線x=0.5m對稱．
（1）導體棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v0=1m/s勻速穿過磁場區(qū)，求此過程中感應電流的最大值Im．
（2）在（1）的情況下，求棒穿過磁場過程中拉力做的功W以及電阻R上產(chǎn)生的熱量QR．
（3）若只給棒一個向右的初速度從O點進入磁場并最終穿出磁場區(qū)，它經(jīng)過x=0.75m點時速度v=5m/s，求棒經(jīng)過該點時的加速度a．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?重慶模擬）如圖所示，光滑平行的金屬導軌MN、PQ相距L=0.8m，其框架平面與水平面成．θ=30°，在M點和P點間接一個阻值為R=1.80Ω的電阻，在兩一導軌間矩形區(qū)域00101′0′內(nèi)有垂直導軌平面向下、寬為d=0.6m的勻強磁場，磁感應強度為B=lT．一質(zhì)量為m=0.16kg、電阻為r=0.2Ω的導體棒ab，垂直擱置于導軌上，與磁場上邊界相距d0=0.4m，現(xiàn)使它由靜止開始運動，在棒ab離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動（棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計，g=l0m/s2）求：
（1）棒ab在進人磁場上邊界時的速度；
（2）棒ab在磁場中作勻速運動時產(chǎn)生的感應電動勢；
（3）棒ab通過磁場區(qū)域過程中整個電路所產(chǎn)生的熱量．

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