如圖所示，水平面內(nèi)有兩根互相平行且足夠長的光滑金屬軌道，它們間的距離L=0.20 m，在兩軌道的左端之間接有一個R=0.10的電阻。在虛線OO′（OO′垂直于軌道）右側(cè)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T。一根質(zhì)量m=0.10kg的直金屬桿垂直于軌道放在兩根軌道上。某時刻桿以=2.0m／s且平行于軌道的初速度進(jìn)入磁場，同時在桿上施加一個水平拉力，使其以=2.0m／s2的加速度做勻減速直線運動。桿始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸。桿和軌道的電阻均可忽略。

（1）請你通過計算判斷，在金屬桿向右運動的過程中，桿上所施加的水平拉力的方向；

（2）在金屬桿向右運動的過程中，求桿中的感應(yīng)電流為最大值的時，水平拉力的大��；

（3）從金屬桿進(jìn)入磁場至速度減為零的過程中，電阻R上發(fā)出的熱量Q=0.13J，求此過程中水平拉力做的功。

 

【答案】

（1）桿上所施加的水平拉力的方向始終向左  （2）0.15N（3）-7.0×10-2J

【解析】

試題分析：（1）金屬桿剛進(jìn)入磁場時，桿中的感應(yīng)電流

此時，桿所受的安培力，方向水平向左

桿所受的合力，方向水平向左

在金屬桿向右做勻減速直線運動的過程中，安培力不斷減小

因此，桿上所施加的水平拉力的方向始終向左。

（2）當(dāng)速度減為時，電流為

此時桿所受的安培力，方向水平向左

根據(jù)牛頓第二定律

水平拉力的大小

（3）由動能定理

其中克服安培力做功的數(shù)值等于電阻R上發(fā)出的熱量Q，即

所以J

考點：此題為電磁感應(yīng)與動力學(xué)問題的綜合題目。考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、牛頓第二定律及能量守恒定律。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?江蘇）如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計．勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直．阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸．T=0時，將開關(guān)S由1擲到2．Q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度．下列圖象正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)有兩根足夠長的平行導(dǎo)軌L1、L2，其間距d=0.5m，左端接有容量C=2000μF的電容．質(zhì)量m=20g的導(dǎo)體棒可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計．整個空間存在著垂直導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T．現(xiàn)用一沿導(dǎo)軌方向向右的恒力F1=0.44N作用于導(dǎo)體棒，使導(dǎo)體棒從靜止開始運動，經(jīng)t時間后到達(dá)B處，速度v=5m/s．此時，突然將拉力方向變?yōu)檠貙?dǎo)軌向左，大小變?yōu)镕2，又經(jīng)2t時間后導(dǎo)體棒返回到初始位置A處，整個過程電容器未被擊穿．求
（1）導(dǎo)體棒運動到B處時，電容C上的電量；
（2）t的大�。�
（3）F2的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)有兩根互相平行且足夠長的光滑金屬軌道，它們間的距離L=0.20m，在兩軌道的左端之間接有一個R=0.10Ω的電阻．在虛線OOˊ（OOˊ垂直于軌道）右側(cè)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T．一根質(zhì)量m=0.10kg的直金屬桿ab垂直于軌道放在兩根軌道上．某時刻桿ab以v0=2.0m/s且平行于軌道的初速度進(jìn)入磁場，同時在桿上施加一個水平拉力，使其以a=2.0m/s2的加速度做勻減速直線運動．桿ab始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸．桿ab和軌道的電阻均可忽略．
（1）在金屬桿ab向右運動的過程中，求桿中的感應(yīng)電流為最大值的
14
時，水平拉力的功率；
（2）從金屬桿ab進(jìn)入磁場至速度減為零的過程中，電阻R上發(fā)出的熱量Q=0.13J，求此過程中水平拉力做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計，阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌接觸良好．導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，t=0時，將開關(guān)S由1擲向2，分別用q、i、v和a表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度大小和加速度大小，則圖所示的圖象中正確的是（　　）
A、精英家教網(wǎng)B、精英家教網(wǎng)C、精英家教網(wǎng)D、精英家教網(wǎng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)有兩根互相平行且足夠長的光滑金屬軌道，它們間的距離L=0.20m，在兩軌道的左端之間接有一個R=0.10Ω的電阻．在虛線OO′（OO′垂直于軌道）右側(cè)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T．一根質(zhì)量m=0.10kg的直金屬桿ab垂直于軌道放在兩根軌道上．某時刻桿ab以v0=2.0m/s且平行于軌道的初速度進(jìn)入磁場，同時在桿上施加一個水平拉力，使其以a=2.0m/s2的加速度做勻減速直線運動．桿ab始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸．桿ab和軌道的電阻均可忽略．
（1）請你通過計算判斷，在金屬桿ab向右運動的過程中，桿上所施加的水平拉力的方向；
（2）在金屬桿ab向右運動的過程中，求桿中的感應(yīng)電流為最大值的
14
時，水平拉力的大��；
（3）從金屬桿ab進(jìn)入磁場至速度減為零的過程中，電阻R上發(fā)出的熱量Q=0.13J，求此過程中水平拉力做的功．

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