如圖甲所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成30°角，兩導(dǎo)軌的間距l(xiāng)＝0.50 m，一端接有阻值R＝1.0 Ω的電阻．質(zhì)量m＝0.10 kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，電阻r＝0.25 Ω.整個裝置處于磁感應(yīng)強度B＝1. 0 T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下．t＝0時刻，對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F，使之由靜止開始運動，運動過程中電路中的電流隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．電路中其他部分電阻忽略不計，g取10 m/s2.求：
　
(1)4.0 s末金屬棒ab瞬時速度的大��；
(2)3.0 s末力F的瞬時功率；
(3)已知0～4.0 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.64 J，試計算F對金屬棒所做的功．
(1)2. 0 m/s　(2)1.275 W　(3)3.0 J
(1)由題圖乙可得：t＝4.0 s時，I＝0.8 A.
根據(jù)I＝，E＝Blv
解得：v＝2.0 m/s.
(2)由I＝和感應(yīng)電流與時間的線性關(guān)系可知，金屬棒做初速度為零的勻加速直線運動．
由運動學(xué)規(guī)律v＝at
解得4.0 s內(nèi)金屬棒的加速度大小a＝0.5 m/s2
對金屬棒進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得：
F－mgsin 30°－F安＝ma
又F安＝BIl
由題圖乙可得，t＝3.0 s時，I＝0.6 A
解得F安＝0.3 N，外力F＝0.85 N
由速度與電流的關(guān)系可知t＝3.0 s時v＝1.5 m/s
根據(jù)P＝Fv，解得P＝1.275 W.
(3)根據(jù)焦耳定律：Q＝I2Rt　Q′＝I2rt
解得在該過程中金屬棒上產(chǎn)生的熱量Q′＝0.16 J
電路中產(chǎn)生的總熱量為：Q總＝0.80 J
根據(jù)能量守恒定律有：
WF＝ΔEp＋Q總＋mv2
ΔEp＝mgxsin 30°
x＝at2
解得ΔEp＝2.0 J
F對金屬棒所做的功WF＝3.0 J.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：實驗題

金屬導(dǎo)線AC垂直于CD，AC、CD的長度均為1m，電阻均為，在磁感應(yīng)強度為1T的勻強磁場中以的速度勻速向下運動，如圖12－11所示，則導(dǎo)線AC中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小是_______V，導(dǎo)線CD中的感應(yīng)電動勢大小是________V．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

一足夠長的銅管豎直放置，將一截面與銅管的內(nèi)截面相同、質(zhì)量為m的永久磁鐵塊由管上端口放人管內(nèi)，不考慮磁鐵與銅管間的摩擦，磁鐵的運動速度可能是（ ）
A．逐漸增大到定值后保持不變
B．逐漸增大到一定值時又開始堿�。缓笥衷絹碓酱�
C．逐漸增大到一定值時又開始減小，到一定值后保持不變
D．逐漸增大到一定值時又開始減小到一定值之后在一定區(qū)間變動

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

法拉第通過精心設(shè)計的一系列試驗，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，將歷史上認(rèn)為各自獨立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來。在下面幾個典型的實驗設(shè)計思想中，所作的推論后來被實驗否定的是
A．既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導(dǎo)體表面感應(yīng)出電荷，那么靜止導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流
B．既然磁鐵可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢，那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運動的線圈中感應(yīng)出電流
C．既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流，那么靜止的磁鐵也可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢
D．既然運動的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢，那么運動導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應(yīng)出電流

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

理論研究表明，無限長通電直導(dǎo)線磁場中某點的磁感應(yīng)強度可用公式表示，公式中的k是常數(shù)、I是導(dǎo)線中電流強度、r是該點到直導(dǎo)線的距離。若兩根相距為L的無限長通電直導(dǎo)線垂直x軸平行放置，電流強度均為I，如圖所示。能正確反映兩導(dǎo)線間的磁感應(yīng)強度B與x關(guān)系的是圖中的（規(guī)定B的正方向垂直紙面向里）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m．有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I。整個運動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻。求：

（1）磁感應(yīng)強度的大小B；
（2）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運動速度的大小；
（3）流經(jīng)電流表電流的最大值。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，沿水平面固定一個V字型金屬框架CAD，已知∠A=θ，導(dǎo)體棒EF在框架上從A點開始在外力作用下，沿垂直EF方向以速度v勻速向右平移，使導(dǎo)體棒和框架始終構(gòu)成等腰三角形回路。已知框架和導(dǎo)體棒的材料和橫截面積均相同，其單位長度的電阻均為R，框架和導(dǎo)體棒均足夠長，導(dǎo)體棒運動中始終與磁場方向垂直，且與框架接觸良好。關(guān)于回路中的電流I和消耗的電功率P隨時間t變化關(guān)系的下列四個圖象中可能正確的是

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，寬度為L＝0.2 m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R＝1.0 Ω的電阻．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B＝0.2 T．一根質(zhì)量為m＝10 g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計．現(xiàn)用垂直MN的水平拉力F拉動導(dǎo)體棒使其沿導(dǎo)軌向右勻速運動，速度為v＝5.0 m/s，在運動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．求：

(1)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流I的大小
(2)作用在導(dǎo)體棒上拉力F的大小
(3)當(dāng)導(dǎo)體棒移動50 cm時撤去拉力，求整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（15 分）如圖甲，有兩根相互平行、間距為L的粗糙金屬導(dǎo)軌，它們的電阻忽略不計在MP之間接阻值為R 的定值電阻，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ。在efhg矩形區(qū)域內(nèi)有垂直斜面向下、寬度為d 的勻強磁場（磁場未畫出），磁感應(yīng)強度B 隨時間t 變化的規(guī)律如圖乙。在t =" 0" 時刻，一質(zhì)量為m 、電阻為r的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置，從ab位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，t = t0時刻進(jìn)人磁場，此后磁感應(yīng)強度為B0并保持不變。棒從ab到ef 的運動過程中，電阻R 上的電流大小不變。求：

（1）0～t0時間內(nèi)流過電阻R 的電流I 大小和方向；
（2）金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ；
（3）金屬棒從ab到ef 的運動過程中，電阻R 上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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