精英家教網(wǎng)如圖所示，電阻r=0.3Ω，質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒CD垂直靜置在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上．棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌左端接有R=0.5Ω的電阻，有一理想電壓表接在電阻R的兩端，垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場向下穿過導(dǎo)軌平面．現(xiàn)給金屬棒加一水平向右的恒定外力F，觀察到電壓表的示數(shù)逐漸變大，最后穩(wěn)定在1.0V，此時導(dǎo)體棒的速度為2m/s．g=10m/s2．求
（1）拉動金屬棒的外力F多大？
（2）當(dāng)電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后某一時刻，撤去外力F，求此后電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少？
分析：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動勢，由安培力公式F=BIL求得安培力大小，由于棒勻速運動，拉力與安培力二力平衡，即可求解；
（2）撤去外力F，棒在安培力作用下做減速運動，最終停止運動，由能量守恒定律即可求解．
解答：解：（1）設(shè)CD桿產(chǎn)生的電動勢為E，電流表的示數(shù)為I．
則對R研究，可知：I=
U
R
=
1
0.5
A=2A
棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=BLv
由閉合電路歐姆定律有：I=
BLv
R+r
，得：BL=
I(R+r)
v
=
2×(0.5+0.3)
2
=0.8T?m
設(shè)CD桿受到的拉力為F，則安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因為穩(wěn)定時棒勻速運動，則有F=FA=1.6N
（2）由能量守恒，回路中產(chǎn)生的電熱Q等于CD棒動能的減少量
 
1
2
mv2=Q
得：Q=
1
2
×0.1×22J=0.2J
電阻R上產(chǎn)生的電熱 QR=
R
R+r
Q=
0.5
0.5+0.3
×0.2=1.25J
答：（1）拉動金屬棒的外力F是1.6N．
（2）當(dāng)電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后某一時刻，撤去外力F，此后電阻R上產(chǎn)生的熱量是1.25J．
點評：本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識的綜合應(yīng)用．關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律與能量守恒定律，掌握E=BLV與F=BIL的公式的應(yīng)用，同時要區(qū)別回路產(chǎn)生熱量與電阻R的熱量的區(qū)別．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑的導(dǎo)線框向右做勻速運動，線框左端接有電阻R=0.4Ω，線框放在磁感應(yīng)強度B=0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框所在平面，導(dǎo)體棒ab的長度L=0.4m，運動速度v=5.0m/s．線框的電阻不計．
（1）電源的電動勢（即產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢）為多少？電路abcd中的電流為多少？
（2）求導(dǎo)體ab所受的安培力的大小，并判斷其方向．
（3）外力做功的功率是多少？
（4）電源的功率為多少？電源內(nèi)部消耗的功率是多少？外部電阻R消耗的功率是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑導(dǎo)體框向右做勻速運動，線框接有電阻R=0.4Ω．線框放在磁感強度B=0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直線框平面．導(dǎo)體棒ab的長度L=0.2m，運動速度v=5m/s，線框電阻不計．試求：
（1）導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E和回路的電流I．
（2）導(dǎo)體棒ab上消耗的電功率和R上消耗的電功率．
（3）維持導(dǎo)體棒勻速運動所需要的外力F以及外力的功率P．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻R=0.1Ω的導(dǎo)體ab沿光滑的導(dǎo)線框向右做勻速運動，線框中接有電阻R=0.4Ω線框放在磁感應(yīng)強度B=0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，導(dǎo)體ab的長度L=0.4m，運動速度v=5.0m/s．線框的電阻不計．
（1）電源的電動勢（即產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢）為多少？電路abcd中的電流為多少？
（2）求導(dǎo)體ab所受的安培力的大小，并判斷其方向．
（3）外力做功的功率是多少？
（4）電源的功率為多少？其中電源內(nèi)部消耗的功率是多少？外部電阻消耗的功率又是多少？
（5）其實這道題講的就是發(fā)電機的原理．試從能量的角度分析一下，看發(fā)電機的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，電阻r=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑的水平導(dǎo)線框向右做勻速運動，線框?qū)扡=0.5m，處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=1.0T，線框接有電阻R=2.5Ω，線框電阻不計，當(dāng)ab棒的運動速度v=3.0m/s時，ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
 
V，通過R的電流為
 
A，方向為
 
（填“c→d”或“d→c”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)固定于水平絕緣平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.4m，c、d間接一阻值為R=0.4Ω的定值電阻，垂直于導(dǎo)軌平面有磁感應(yīng)強度B=0.1T的勻強磁場，俯視圖如圖所示，電阻r=0.1Ω、長為0.4m的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，現(xiàn)金屬棒ab在水平外力作用下以v=5m/s的速度沿導(dǎo)軌向右勻速運動，其余電阻不計，求：
（1）導(dǎo)體ab兩端的電勢差；
（2）使導(dǎo)體ab向右勻速運動所需水平拉力的大小．

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同步練習(xí)冊答案