（9分）兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為,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，已知兩棒質(zhì)量均為m="0.02" kg,電阻均為R="0.1" Ω,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B="0.2" T,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恰好能夠保持靜止.取g="10" m/s2,問：

(1)通過棒cd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="0.1" J的熱量，力F做的功W是多少？

（1）1A 方向 d至c （2）0.2N   （3）0.4J

解析試題分析：(1)棒cd受到的安培力為
棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則  Fcd=mgsin30°        (1分)
由①②式代入數(shù)值得：I="1" A         (1分)
根據(jù)楞次定律可知，棒cd中電流方向由d至c.   (1分)
(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等，F(xiàn)ab=Fcd
對棒ab，由共點(diǎn)力平衡條件得：     (1分)
代入數(shù)據(jù)解得：F="0.2" N    (1分)
(3)設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q="0.1" J熱量，由焦耳定律知Q=I2Rt   (1分)
設(shè)棒ab勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢
由閉合電路歐姆定律可知            (1分)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移  x=vt      則力F做的功W=Fx （1分）
聯(lián)立以上各式，代入數(shù)值解得：W="0.4" J      （1分）
考點(diǎn)：本題考查了電磁感應(yīng)與平衡問題、能量問題的結(jié)合。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

一個(gè)200匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T均勻增加到0.5 T。在此過程中穿過線圈的磁通量的變化是___________ Wb；線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小是________ V。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（14分）如圖甲所示，電阻不計(jì)的“”形光滑導(dǎo)體框架水平放置，導(dǎo)體框處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，有一導(dǎo)體棒AC橫放在框架上且與導(dǎo)體框架接觸良好，其質(zhì)量為m=0．2kg，電阻為R=0．8，現(xiàn)用絕緣輕繩拴住導(dǎo)體棒，輕繩的右端通過光滑的定滑輪繞在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，左端通過另一光滑的定滑輪與物體D相連，物體D的質(zhì)量為M=0．2kg，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=1。接通電路后電壓表的讀數(shù)恒為U=10V,電流表讀數(shù)恒為I=1A，電動(dòng)機(jī)牽引原來靜止的導(dǎo)體棒AC平行于EF向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)位移x隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，其中OM段為曲線，MN段為直線。（取g=10m/s2）求：

（1）電動(dòng)機(jī)的輸出功率；
（2）導(dǎo)體框架的寬度； 
（3）導(dǎo)體棒在變速運(yùn)動(dòng)階段產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

為了測量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采用如圖（a）所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量儀組成的（測量儀未畫出）。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車在各位置的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度為B=0.004T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，長L=0.2m，電阻0.4Ω（包括引線電阻），測試記錄下來的電流-位移圖象如圖（b）所示。


試求：⑴在離O（原點(diǎn)）30m，130m處列車的速度v1和v2的大小；⑵假設(shè)列車是勻變速運(yùn)動(dòng)，求列車加速度的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h＝0.1m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R＝0.3Ω的電阻。導(dǎo)軌上跨放著一根長為L＝0.2m，每米長電阻r＝2.0Ω/m的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d，當(dāng)金屬棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試求：

（1）使金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)的拉力；
（2）回路中的發(fā)熱功率；
（3）金屬棒ab兩端點(diǎn)間的電勢差。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌CD與EF間距為L="l" m，與水平夾角為=30o，導(dǎo)軌上端用導(dǎo)線CE連接(導(dǎo)軌和連接線電阻不計(jì))，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中。一根電阻為R=1的金屬棒MN兩端有導(dǎo)電小輪擱在兩導(dǎo)軌上，棒上有吸水裝置P。取沿導(dǎo)軌向下為x軸正方向，坐標(biāo)原點(diǎn)在CE中點(diǎn)，開始時(shí)棒處在x=0位置(即與CE重合)，棒的起始質(zhì)量不計(jì)。當(dāng)棒自靜止起下滑時(shí)，便開始吸水，質(zhì)量逐漸增大，設(shè)棒質(zhì)量的增大與位移x的平方根成正比，即m=，k為一常數(shù)，k=0.1kg/m1/2。求：

(1)金屬棒下滑2 m位移過程中，流過棒的電荷量是多少?
(2)猜測金屬棒下滑過程中做的是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，并加以證明。
(3)金屬棒下滑2 m位移時(shí)速度為多大?

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在一傾角為37°的粗糙絕緣斜面上，靜止地放置著一個(gè)匝數(shù)n＝10匝的圓形線圈，其總電阻R＝3.14 Ω、總質(zhì)量m＝0.4 kg、半徑r＝0.4 m．如果向下輕推一下此線圈，則它剛好可沿斜面勻速下滑．現(xiàn)在將線圈靜止放在斜面上后．在線圈的水平直徑以下的區(qū)域中，加上垂直斜面方向的，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按如下圖所示規(guī)律變化的磁場(提示：通電半圓導(dǎo)線受的安培力與長為直徑的直導(dǎo)線通同樣大小的電流時(shí)受的安培力相等)問：
(1)剛加上磁場時(shí)線圈中的感應(yīng)電流大小I.
(2)從加上磁場開始到線圈剛要運(yùn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的熱量Q.(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取)

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，金屬桿放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路，長寬 回路總電阻回路處在豎直向上的磁場中，金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量的木塊，磁感應(yīng)強(qiáng)度從開始隨時(shí)間均勻增強(qiáng)，5s末木塊將離開水平面，不計(jì)一切摩擦，g取，求回路中的電流強(qiáng)度。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，兩根豎直放置在絕緣面上的金屬框架．框架的上端接有電容為C的電容器．框架上有一質(zhì)量為m、長為l的金屬棒，平行于地面放置，與框架接觸良好無摩擦，棒離桌面高度為h.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與框架平面相垂直，開始時(shí)電容器不帶電．自靜止起將棒釋放，求棒從釋放到落到地面所需要的時(shí)間？

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同步練習(xí)冊答案