(14分)如圖所示，兩條互相平行且足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)="0.2" m，在導(dǎo)軌的一端接有阻值R="3" Ω的電阻，在x≥0處有一垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度B="0.5" T。一質(zhì)量m ="0." 1kg，電阻r="2" Ω的金屬棒垂直擱在導(dǎo)軌上，并以v0="20" m/s的初速度進(jìn)入磁場，在水平拉力F的作用下作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a="2" m/s2。棒與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻均不計(jì)。求：

(1)第一次電流為零時(shí)金屬棒所處的位置；
(2)電流第一次減少為最大值的一半時(shí)拉力F的大小及其功率；
(3)金屬棒開始進(jìn)入磁場到速度減小為零的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.6 J，求該過程中拉力F所做的功。
(1)　　(2) 　　　　　　(3)

試題分析：本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，安培力是聯(lián)系這兩部分的橋梁．
(1)由法拉第電磁感應(yīng)律得，根據(jù)閉合電路歐姆定律有，于是可知電流與速度成正比，當(dāng)電流第一次為零時(shí)，金屬棒的速度為零，即時(shí)，
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得第一次電流為零時(shí)金屬棒通過的位移為 
(2)金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中電流最大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得最大電流為　　　
若，則金屬棒的速度
則金屬棒所受的安培力為　　　
可知
又根據(jù)牛頓第二定律得    
故　　　
則功率為
(3)設(shè)金屬棒克服安培力做功為，拉力做功為，由動(dòng)能定理可知：
金屬棒開始進(jìn)入磁場到速度減小為零的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為，則根據(jù)焦耳定律知回路中產(chǎn)生的總熱量為
根據(jù)功能關(guān)系知，回路中產(chǎn)生的焦耳熱等于金屬棒克服安培力做功，則得
       
聯(lián)立以上各式解得
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在水平面（紙面）內(nèi)有三根金屬棒ab、ac和PQ，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成如圖所示形狀導(dǎo)軌，金屬棒ab的電阻不計(jì)，ac和PQ材料相同且粗細(xì)均勻。空間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場。用水平力F使PQ向右勻速運(yùn)動(dòng)，開始計(jì)時(shí)時(shí)，PQ與a點(diǎn)的水平距離為L，運(yùn)動(dòng)中PQ始終與ab垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。在PQ運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)的過程中，下列關(guān)于回路中電流與時(shí)間t的關(guān)系圖線，拉力F與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其它部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。從t = 0時(shí)刻開始棒受到一個(gè)平行于導(dǎo)軌向上的外力F，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中棒始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，通過R的感應(yīng)電流隨時(shí)間t變化的圖象如圖2所示。

下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量、磁通量的變化率、棒兩端的電勢差和通過棒的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象，其中正確的是

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，光滑金屬導(dǎo)軌 PN與QM相距1 m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3Ω，ab導(dǎo)體棒的電阻為2 Ω．垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T．現(xiàn)使ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動(dòng)，求：

(1)金屬棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E
(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少？
(3)拉ab棒的水平向右的外力F為多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（20分）如圖所示，相互平行的足夠長的光滑絕緣軌道MN和PQ水平固定，有一質(zhì)量為m、電阻為R的水平導(dǎo)體框abcd（其長度ab=cd=L1寬度ad=bc=L2）可沿軌道滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)ab、cd邊始終保持與軌道垂直。軌道所在空間存在豎直方向的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小沿x坐標(biāo)正向（水平向右）按B=kx（k為已知的常數(shù)）隨坐標(biāo)x成正比增強(qiáng)�，F(xiàn)對導(dǎo)體框施加一大小恒為F的外力，使它由靜止開始從坐標(biāo)原點(diǎn)O開始向右運(yùn)動(dòng)，問：

⑴若從上往下看，框中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，那么磁場方向如何？導(dǎo)體框的運(yùn)動(dòng)情況如何？試定性作出描述。
⑵當(dāng)導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)的速度為v時(shí)，框中的電流為多大？
⑶導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)能提供的最大電功率為多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MP、NQ與水平面成θ=37°角固定放置，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距L="0.5" m，在兩導(dǎo)軌形成的斜面上放一個(gè)與導(dǎo)軌垂直的均勻金屬棒ab，金屬棒ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，它的質(zhì)量為。金屬棒ab兩端連在導(dǎo)軌間部分對應(yīng)的電阻為R2＝2Ω，電源電動(dòng)勢E＝2V，電源內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝2Ω，其他電阻不計(jì)。裝置所在區(qū)域存在一垂直于斜面MPQN的勻強(qiáng)磁場。（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，）求：

（1）所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度方向；
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖1所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其它部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。從t = 0時(shí)刻開始棒受到一個(gè)平行于導(dǎo)軌向上的外力F，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中棒始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，通過R的感應(yīng)電流隨時(shí)間t變化的圖象如圖2所示。下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量、磁通量的變化率、棒兩端的電勢差和通過棒的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象，其中正確的是

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，寬度為l的有界勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。閉合等腰直角三角形導(dǎo)線框abc位于紙面內(nèi)，直角邊ab水平且長為2l，線框總電阻為R。規(guī)定沿abca方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向。導(dǎo)線框以速度v勻速向右穿過磁場的過程中，感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象是（   ）

A                   B                   C                   D

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

一正方形閉合導(dǎo)線框abcd，邊長為0.1m，各邊電阻均為1Ω，bc邊位于x軸上，在x軸原點(diǎn)O右方有寬為0.2m、磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)，如圖所示，當(dāng)線框以恒定速度4m/s沿x軸正方向穿越磁場區(qū)過程中，如圖所示中，哪一圖線可正確表示線框從進(jìn)入到穿出過程中，ab邊兩端電勢差Uab隨位置變化的情況（   ）

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