如圖1-8所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略.初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0.在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.

(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力.

(2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少?

(3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?

圖1-8

解：(1)初始時(shí)刻棒中感應(yīng)電動(dòng)勢E=Lv0B

棒中感應(yīng)電流I=

作用于棒上的安培力F=ILB

聯(lián)立得F=,安培力方向：水平向左.

(2)由功和能的關(guān)系，得安培力做功W1=Ep-mv02

電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1=mv02-Ep

(3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等，可判斷：

棒最終靜止于初始位置Q=mv02


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1-7所示，固定在勻強(qiáng)磁場中的水平導(dǎo)軌abCd的間距L1=0.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bC的距離L2=0.8 m，整個(gè)閉合回路的電阻為R=0.2 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1 T的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過整個(gè)回路.ad桿通過滑輪和細(xì)繩接一個(gè)質(zhì)量m=0.04 kg的物體，不計(jì)一切摩擦.現(xiàn)使磁場以=0.2 T/s的變化率均勻地增大，求經(jīng)過多少時(shí)間物體剛好離開地面？（g取10 m/s2）

圖1-7

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科目：高中物理 來源： 題型：

平行金屬導(dǎo)軌MN豎直放置于絕緣水平地板上，如圖1-8所示，金屬桿PQ可以緊貼導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)軌間除固定電阻R以外，其他部分電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場B垂直穿過導(dǎo)軌平面，以下有兩種情況：第一次，先閉合開關(guān)S，然后從圖中位置由靜止釋放PQ，經(jīng)一段時(shí)間后PQ勻速到達(dá)地面；第二次，先從同一高度由靜止釋放PQ，當(dāng)PQ下滑一段距離后突然閉合開關(guān)S，最終PQ也勻速到達(dá)了地面.設(shè)上述兩種情況PQ由于切割磁感線產(chǎn)生的電能（都轉(zhuǎn)化為熱）分別為W1、W2，則可以判定（　　）

圖1-8

A.W1＞W(wǎng)2　             B.W1=W2

C.W1＜W2　?　　     D.以上結(jié)論都不正確

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖1-8所示，密度為0.8×103 kg/m3的木球由長l=100 cm的細(xì)繩固定在水中，將木球拉離平衡位置一很小角度后釋放，水的粘滯阻力不計(jì)，木球擺動(dòng)的周期多大？

圖1-8

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖B-8所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L，左端接有阻值為 的電阻，處在方向豎直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．初始時(shí)刻，彈簧處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度.
（1）求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力．
（2）若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少？
（3）導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？

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