20．如圖示，光滑的U型導軌形成一個傾角為30°的斜面，導軌的水平間距為l=10cm，在斜面上有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應強度B=20T，一質(zhì)量為m=2kg的導體棒在導軌上由靜止釋放，導體棒的電阻R=2Ω，導軌電阻不計，當小球沿斜面下滑S=6m時，導體棒獲得最大速度．求
（1）導體棒的最大速度，
（2）從靜止到小球獲得最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱．

分析 （1）根據(jù)法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律求解電流強度，根據(jù)共點力的平衡條件求解速度大小；
（2）由能量守恒定律求解回路產(chǎn)生的焦耳熱．

解答 解：（1）當導體棒受力平衡時速度最大，根據(jù)平衡條件可得：
30°=BIl，
根據(jù)法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律可得：
$\frac{E}{R}=\frac{Blv}{R}$，
聯(lián)立解得：v=5m/s；
（2）由能量守恒得：
mgs•sin30°=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$+Q，
解得：Q=25J．
答：（1）導體棒的最大速度為5m/s，
（2）從靜止到小球獲得最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為25J．

點評 對于電磁感應問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點是分析安培力作用下物體的平衡問題；另一條是能量，分析電磁感應現(xiàn)象中的能量如何轉(zhuǎn)化是關鍵．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

13．1916年，美國著名實驗物理學家密立根，完全肯定了愛因斯坦光電效應方程，并且測出了當時最精確的普朗克常量h的值，從而贏得1923年度諾貝爾物理學獎．其原理如圖甲所示，若測量某金屬的遏止電壓Ue與入射光頻率v的關系圖象如圖乙所示，圖中頻率v1、v2，遏止電壓Ue1、Ue2及電子的電荷量e均為已知，則：

（1）普朗克常量h=$\frac{e（{U}_{c2}-{U}_{c1}）}{{v}_{2}-{v}_{1}}$；
（2）該金屬的截止頻率v0=$\frac{{U}_{c2}{v}_{1}-{U}_{c1}{v}_{2}}{{U}_{c2}-{U}_{c1}}$．．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

14．如圖所示，虛線MO與水平線PQ相交于O點，二者夾角θ=30°，在MO右側(cè)存在電場強度為E，方向豎直向上的勻強電場，MO左側(cè)某個區(qū)域存在磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場，O點在磁場的邊界上．現(xiàn)有一群質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子在紙內(nèi)以速度v（$0≤v≤\frac{E}{B}$）垂直于MO從O點射入磁場，所有粒子通過直線MO時，速度方向均平行于PQ向右，不計粒子的重力和粒子間的相互作用力，求：
（1）速度最大的粒子距PQ的最大距離；
（2）速度最大的粒子自O開始射入磁場至返回水平線PQ所用的時間；
（3）磁場區(qū)域的最小面積．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

8．如圖所示，平行光滑導軌置于勻強磁場中，磁感應強度為B=1T，方向垂直于導軌平面．導軌寬度L=1m，電阻R1=R3=8Ω，R2=4Ω，金屬棒ab以v速度向左勻速運動．導軌及金屬棒ab電阻忽略不計，平行板電容器兩板水平放置，板間距離d=10mm，板間有一質(zhì)量為m=10-14 kg，電量q=10-15C的粒子，在電鍵S斷開時粒子處于靜止狀態(tài)，g取10m/s2．求：
求：（1）金屬棒運動的速度v為多少？
（2）S閉合后，帶電粒子運動的加速度大小？

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

15．如圖所示，在水平面上有兩條長度相同均為2L，間距為L的平行長直軌道，處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B，橫置于軌道上長為L的滑桿向右運動，滑桿和軌道電阻很小忽略不計，兩者無摩擦且接觸良好，軌道兩側(cè)分別連接理想電壓表理想電流表和外電阻，阻值為R，
求：（1）流經(jīng)安培表的電流的流向（a到b還是b到a）；
（2）若滑桿在外力作用下勻速向右運動，則兩電表讀數(shù)的乘積反映了什么物理量？
（3）若滑桿質(zhì)量為m，現(xiàn)用大小為F的水平恒力拉著滑塊從軌道最左側(cè)由靜止開始運動，當?shù)竭_軌道最右側(cè)時電壓表示數(shù)為U，則此時滑桿的速度多少？此過程中回路產(chǎn)生多少熱量？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

5．如圖所示，水平放置的平行金屬導軌MN、OP間距離為L，左、右兩端分別接大小為R的相同電阻，導軌的電阻不計．一質(zhì)量為m、電阻為0.5R的金屬桿ab剛好與導軌接觸良好，不計摩擦．整個裝置放在豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場中．當ab桿在水平恒力F（F未知）作用下從靜止開始向左運動距離為d時恰好達到最大速度vm．求：
（1）說明金屬桿ab達到最大速度前的運動情況；
（2）水平恒力F；
（3）求運動過程中金屬桿產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

12．粒子回旋加速器的工作原理如圖所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應強度為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻交流電的頻率為f，加速電場的電壓為U，若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為+e，在加速器中被加速．不考慮相對論效應，則下列說法正確是（　�。�
A．不改變磁感應強度B和交流電的頻率f，該加速器也可加速α粒子
B．質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過D形盒間狹縫后軌道半徑之比為$\sqrt{2}$：l
C．質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過2πRf
D．加速的粒子獲得的最大動能隨加速電壓U的增大而增大

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

9．某興趣小組測量小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)和彈簧壓縮后彈性勢能大小的裝置如圖所示．彈簧左端固定在擋板上，右端被帶有擋光條的小物塊壓至C處．現(xiàn)由靜止釋放小物塊，小物塊與彈簧分離后通過P處光電計時器的光電門，最終停在水平面上某點B．已知擋光條的寬度為d，當?shù)刂亓铀俣葹間．
（1）現(xiàn)測得擋光條通過光電門的時間為t，小物塊停止處到光電門的距離為x，則小物塊通過光電門處的速度v=$\fracftfvxjn{t}$，小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{j5jzznj^{2}}{2gx{t}^{2}}$（用g、d、t、x表示）．
（2）若小物塊質(zhì)量為m，釋放處C到光電門P的距離為x0，則小物塊釋放瞬間彈簧的彈性勢能EP=$\frac{mdlxlrhb^{2}（{x}_{0}+x）}{2x{t}^{2}}$（用m、d、t、x、x0表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．下列說法正確的是（　�。�
A．布朗運動反映了懸浮顆粒中分子運動的不規(guī)則性
B．雨水沒有透過布雨傘是因為液體表面存在張力
C．給自行車打氣時氣筒壓下后反彈，是由分子斥力造成的
D．單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性，而多晶體和非晶體是各向同性的

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