如圖所示，MN、PQ為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=0.5m，導(dǎo)軌左端連接一個R=0.2Ω的電阻和一個理想電流表A，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個裝置放在磁感強(qiáng)度B=1T的有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下．一根質(zhì)量m=0.4kg、電阻r=0.05Ω的金屬棒與磁場的左邊界cd重合．現(xiàn)對金屬棒施加一水平向右F=0.4N的恒定拉力，使棒從靜止開始向右運(yùn)動，已知在金屬棒離開磁場右邊界ef前電流表的示數(shù)已保持穩(wěn)定．
（1）求金屬棒離開磁場右邊界ef時的速度大�。�
（2）當(dāng)拉力F的功率為0.08W時，求金屬棒加速度．
（3）若金屬棒通過磁場的過程中，電流通過電阻月產(chǎn)生的熱量為0.8J，求有界磁場的長度xce是多少．
分析：（1）由題意，在金屬棒離開磁場右邊界ef前電流表的示數(shù)已保持穩(wěn)定，說明金屬棒已做勻速直線運(yùn)動，拉力F與安培力平衡．由E=BLv、I=
E
R+r
、F安=BIL推導(dǎo)出安培力的表達(dá)式，再由平衡條件求出速度大��；
（2）當(dāng)拉力F的功率為0.08W時，P=Fv求出棒的速度，結(jié)合上題的結(jié)論，求得安培力，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度；
（3）根據(jù)能量守恒定律列式即可求出長度xce．
解答：解：（1）在金屬棒離開磁場右邊界ef前已做勻速直線運(yùn)動，設(shè)速度大小為v，則由
   E=BLv、I=
E
R+r
、F安=BIL
得安培力大小為 F安=
B2L2v
R+r

根據(jù)平衡條件得 F=F安，
聯(lián)立得 v=
F(R+r)
B2L2

代入解得，v=0.4m/s
（2）當(dāng)拉力F的功率為0.08W時，由P=Fv′得，此時棒的速度為v′=
P
F
=0.2N
棒所受的安培力大小為F′=
B2L2v′
R+r
=0.2N
由牛頓第二定律得：a=
F-F′
m
=0.5m/s2．
（3）金屬棒通過磁場的過程中，整個電路中產(chǎn)生的熱量為
   Q=
R+r
R
QR
根據(jù)能量守恒定律得
   Fxce=Q+
1
2
mv2
聯(lián)立上兩式解得xce=2.58m． 
答：
（1）金屬棒離開磁場右邊界ef時的速度大小為0.4m/s．
（2）當(dāng)拉力F的功率為0.08W時，金屬棒加速度是0.5m/s2． 
（3）有界磁場的長度xce是2.58m．
點(diǎn)評：在電磁感應(yīng)中，若為導(dǎo)體切割磁感線，則應(yīng)使用E=BLV；若求電量應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律求平均電動勢；并要注意電磁感應(yīng)中的能量關(guān)系．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?開封模擬）如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L=O.5m，導(dǎo)軌平面與水平面 間的夾角6=37°，NQ丄MN，NQ間連接有一個R=3Ω的電阻．有一勻強(qiáng)磁場垂直于 導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T．將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒放置在導(dǎo)軌上，金屬棒的電阻r=2Ω，其余部分電阻不計(jì)．現(xiàn)從ab由靜止釋放金屬棒，ab緊靠NQ，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中始 終與NQ平行．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變，cd到ab的距 離為S=2m．（g取=10m/s2）
（1）金屬棒到達(dá)cd處的速度是多大？
（2）在金屬棒從ab運(yùn)動到cd的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長的平行導(dǎo)軌，NQ⊥MN，導(dǎo)軌  平面與水平面間的夾角θ=37°，NQ間連接一個R=4Ω的電阻．一勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T．將一根質(zhì)量m=0.05kg、電阻r=1Ω的金屬棒ab，緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中始終與NQ平行．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度，cd離NQ的距離s=0.2m．g取l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8． 問：
（1）當(dāng)金屬棒滑行至cd處時回路中的電流多大？
（2）金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？
（3）若將金屬棒滑行至以處的時刻記作t=0，從此時刻起，讓磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，可使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則t=1s時磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ是兩條在水平面內(nèi)、平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與阻值為R=0.5Ω的電阻組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1：n2=2，導(dǎo)軌寬度為L=0.5m．質(zhì)量為m=1kg的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力作用下，從t=0時刻開始往復(fù)運(yùn)動，其速度隨時間變化的規(guī)律是v=2sin
π
2
t，已知垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、導(dǎo)線和線圈的電阻均不計(jì)，電流表為理想交流電表，導(dǎo)體棒始終在磁場中運(yùn)動．則下列說法中正確的是（　�。�
A、在t=1s時刻電流表的示數(shù)為
1
2
2
A
B、導(dǎo)體棒兩端的最大電壓為1V
C、單位時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.25J
D、從t=0至t=3s的時間內(nèi)水平外力所做的功為0.75J

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.50m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=37°，N、Q間連接一個電阻R=5.0Ω，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T．將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒的電阻為r=1.0Ω，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變，位置cd與ab之間的距離s=2.0m．已知g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：
（1）金屬棒達(dá)到cd處的感應(yīng)電流大小；
（2）金屬棒從ab運(yùn)動到cd的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN和PQ式固定在水平面內(nèi)間距L=0.02m的平行金屬軌道，軌道的電阻忽略不計(jì)，金屬桿ab垂直放置在軌道上．兩軌道間連接有阻值為R0=1.50Ω的電阻，ab桿的電阻R=0.50Ω，ab桿與軌道接觸良好并不計(jì)摩擦，整個裝置放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道平面向下．對ab桿施加一水平向右的拉力，使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運(yùn)動．求：
（1）通過電阻R0的電流；
（2）對ab桿施加的水平向右的拉力的大�。�
（3）ab桿兩端的電勢差．

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