如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止．取g=10m/s2，問(wèn)：
（1）通過(guò)cd棒的電流I是多少，方向如何？
（2）棒ab受到的力F多大？
（3）棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？
（1）棒cd受到的安培力Fcd=IlB ①
棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則Fcd=mgsin30° ②
由①②式代入數(shù)據(jù)，解得I=1A，方向由右手定則可知由d到c．
（2）棒ab與棒cd受到的安培力大小相等Fab=Fcd
對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有F=mgsin30°+IlB
代入數(shù)據(jù)解得F=0.2N
（3）設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=0.1J熱量，由焦耳定律可知Q=I2Rt
設(shè)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv
由閉合電路歐姆定律知I=
E
2R

在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移x=vt
力F做的功W=Fx
綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得W=0.4J
答：（1）通過(guò)cd棒的電流I是1A，方向d→c．
（2）棒ab受到的力F是0.2N．
（3）棒力F做的功W是0.4J．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

兩根固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，一端接有阻值為R=4Ω的電阻，處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌跨放質(zhì)量m=0.5kg的金屬直桿，金屬桿的電阻為r=1Ω，金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)．金屬桿在垂直桿F=0.5N的水平恒力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R上的電功率是P=4W．
（1）求通過(guò)電阻R的電流的大小和方向；
（2）求金屬桿的速度大小；
（3）某時(shí)刻撤去拉力，當(dāng)電阻R上的電功率為
P
4
時(shí)，金屬桿的加速度大小、方向．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

在圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成閉合電路，a、b、c為三個(gè)閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)全部集中在鐵芯內(nèi)，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左、右滑動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的金屬圓環(huán)是 (　　)
A．a、b兩個(gè)環(huán)　　　　　　　B．b、c兩個(gè)環(huán)
C．a、c兩個(gè)環(huán)D．a、b、c三個(gè)環(huán)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示,不可伸長(zhǎng)的絕緣輕繩長(zhǎng)為R,一端系于O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m、電量為+q的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷可在xoy平面內(nèi)繞O點(diǎn)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，本題計(jì)算中忽略點(diǎn)電荷的重力。⑴當(dāng)點(diǎn)電荷以速率v0沿y方向通過(guò)A（R，0）點(diǎn)的瞬間，在空間中加沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E0，要使點(diǎn)電荷能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E0需滿足何條件？⑵在⑴問(wèn)中，其他條件不變，將空間中的電場(chǎng)用垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0需滿足何條件？⑶變化的磁場(chǎng)周圍激發(fā)感生電場(chǎng)，若上述磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻，會(huì)在點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)的圓形軌道上產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是閉合的，各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等�，F(xiàn)在空間加一垂直xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感強(qiáng)度B變化情況如圖乙所示，t＝0時(shí)刻點(diǎn)電荷的速率為v0，輕繩一直處于伸直狀態(tài)。試求0～T時(shí)間內(nèi)，軌道中形成的感生電場(chǎng)E感的大小，并在圖丙中作出點(diǎn)電荷在0～5T時(shí)間內(nèi)v～t圖象，要求寫出主要的分析過(guò)程。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

在無(wú)線電技術(shù)中，常有這樣的要求，有兩個(gè)線圈，要使一個(gè)線圈中有電流變化時(shí)對(duì)另一個(gè)線圈幾乎沒(méi)有影響，也就是沒(méi)有互感，在電路中它們的安裝符合要求的是（   ）

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，光滑的水平桌面上放著兩個(gè)完全相同的環(huán)形金屬導(dǎo)體a和b，條形永久磁鐵N極豎直向下靠近兩環(huán)，則：（　　）
A．a(chǎn)，b互相靠近B．a(chǎn)，b互相遠(yuǎn)離
C．a(chǎn)，b均靜止不動(dòng)D．a(chǎn)，b向上跳起

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，空間存在一有邊界的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向與豎直平 面（紙面）垂直，磁場(chǎng)邊界的間距為L(zhǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、一邊長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的方形導(dǎo)線框沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，線框所在平面始終與磁場(chǎng)方向垂直且線框上、下邊始終與磁場(chǎng)的邊界平行。t=0時(shí)刻導(dǎo)線框的上邊恰好與磁場(chǎng)的下邊界重合（圖中位置I），導(dǎo)線框的速度為。經(jīng)歷一段時(shí)間后，當(dāng)導(dǎo)線框的下邊恰好與磁場(chǎng)的上邊界重合時(shí)（圖中位置Ⅱ），導(dǎo)線框的速度剛好為零。此后，導(dǎo)線框下落，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間回到初始位置I（不計(jì)空氣阻力），則
A．上升過(guò)程中，導(dǎo)線框做勻變速運(yùn)動(dòng)
B．上升過(guò)程克服重力做功的平均功率小于下降過(guò)程重力的平均功率
C．上升過(guò)程中線框產(chǎn)生的熱量比下降過(guò)程中線框產(chǎn)生的熱量的多
D．上升過(guò)程中合力做的功與下降過(guò)程中合力做的功相等

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，平行的光滑金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面成α角，導(dǎo)軌下端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬桿ab處于導(dǎo)軌上與輕彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k，上端固定，彈簧與導(dǎo)軌平面平行，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．開始時(shí)桿靜止，現(xiàn)給桿一個(gè)大小為v0的初速度使桿沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)．運(yùn)動(dòng)至速度為零后，桿又沿導(dǎo)軌平面向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大速度大小為v1，然后減速為零，再沿導(dǎo)軌平面向下運(yùn)動(dòng)……一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)到靜止．導(dǎo)軌與金屬細(xì)桿的電阻均可忽略不計(jì)，重力加速度為g．試求：

（1）細(xì)桿獲得初速度瞬間，通過(guò)回路的電流大��；
（2）當(dāng)桿向上速度達(dá)到v1時(shí)，桿離最初靜止時(shí)位置的距離L1；
（3）桿由初速度v0開始運(yùn)動(dòng)直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在傾角為30°的絕緣斜面上，固定兩條無(wú)限長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直于斜面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，導(dǎo)軌間距L=0.5m，兩根金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌垂直地放在導(dǎo)軌上，金屬棒質(zhì)量mab=0.1kg，mcd=0.2kg，每根金屬棒的電阻均為r＝0.2W，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．當(dāng)用沿斜面向上的拉力拉動(dòng)金屬棒ab勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)．cd金屬棒恰在斜面上保持靜止。求：

(1) 金屬棒cd兩端電勢(shì)差Ucd；
(2) 作用在金屬棒ab上拉力的功率。(g取10m/s2)

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