(14分)如圖所示，兩條互相平行且足夠長的光滑金屬導軌位于水平面內(nèi)，導軌間距l(xiāng)="0.2" m，在導軌的一端接有阻值R="3" Ω的電阻，在x≥0處有一垂直水平面向下的勻強磁場，磁感強度B="0.5" T。一質(zhì)量m ="0." 1kg，電阻r="2" Ω的金屬棒垂直擱在導軌上，并以v0="20" m/s的初速度進入磁場，在水平拉力F的作用下作勻減速直線運動，加速度大小a="2" m/s2。棒與導軌接觸良好，其余電阻均不計。求：

(1)第一次電流為零時金屬棒所處的位置；
(2)電流第一次減少為最大值的一半時拉力F的大小及其功率；
(3)金屬棒開始進入磁場到速度減小為零的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.6 J，求該過程中拉力F所做的功。

(1)　　(2) 　　　　　　(3)

解析試題分析：本題是電磁感應與力學知識的綜合，安培力是聯(lián)系這兩部分的橋梁．
(1)由法拉第電磁感應律得，根據(jù)閉合電路歐姆定律有，于是可知電流與速度成正比，當電流第一次為零時，金屬棒的速度為零，即時，
根據(jù)運動學公式得第一次電流為零時金屬棒通過的位移為 
(2)金屬棒剛開始運動時，回路中電流最大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得最大電流為　　　
若，則金屬棒的速度
則金屬棒所受的安培力為　　　
可知
又根據(jù)牛頓第二定律得    
故　　　
則功率為
(3)設金屬棒克服安培力做功為，拉力做功為，由動能定理可知：
金屬棒開始進入磁場到速度減小為零的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為，則根據(jù)焦耳定律知回路中產(chǎn)生的總熱量為
根據(jù)功能關(guān)系知，回路中產(chǎn)生的焦耳熱等于金屬棒克服安培力做功，則得
       
聯(lián)立以上各式解得
考點：本題考查電磁感應中的電路、力與運動、能量轉(zhuǎn)換等知識點，考查考生對電磁感應電路分析，電磁感應中受力分析和運動情況分析以及對電磁感應中功能關(guān)系的正確理解和應用．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示（俯視），MN和PQ是兩根固定在同一水平面上的足夠長且電阻不計的平行金屬導軌．兩導軌間距為L=0.2m，其間有一個方向垂直水平面豎直向下的勻強磁場B1=5.0T。導軌上NQ之間接一電阻R1=0.40，阻值為R2=0.10的金屬桿垂直導軌放置并與導軌始終保持良好接觸。兩導軌右端通過金屬導線分別與電容器C的兩極相連。電容器C緊靠著帶小孔a（只能容一個粒子通過）的固定絕緣彈性圓筒。圓筒內(nèi)壁光滑，筒內(nèi)有垂直水平面豎直向下的勻強磁場B2，O是圓筒的圓心，圓筒的內(nèi)半徑為r=0.40m。

（1）用一個大小恒為10N，平行于MN水平向左的外力F拉金屬桿，使桿從靜止開始向左運動求：當金屬桿最終勻速運動時桿的速度大��；
（2）當金屬桿處于（1）問中的勻速運動狀態(tài)時，電容器C內(nèi)緊靠極板且正對a孔的D處有一個帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電容器C加速后從a孔垂直磁場B2并正對著圓心O進入筒中，該帶電粒子與圓筒壁碰撞四次后恰好又從小孔a射出圓筒。已知粒子的比荷q/m=5×107（C/kg），該帶電粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞時電量和能量都不損失，不計粒子重力和空氣阻力，則磁感應強度B2多大（結(jié)果允許含有三角函數(shù)式）。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如下圖1所示，水平面內(nèi)的直角坐標系的第一象限有磁場分布，方向垂直于水平面向下，磁感應強度沿y軸方向沒有變化，與橫坐標x的關(guān)系如下圖2所示，圖線是雙曲線（坐標軸是漸進線）；頂角θ=45°的光滑金屬長導軌 MON固定在水平面內(nèi)，ON與x軸重合，一根與ON垂直的長導體棒在水平向右的外力作用下沿導軌MON向右滑動，導體棒在滑動過程中始終保持與導軌良好接觸。已知t=0時，導體棒位于頂角O處；導體棒的質(zhì)量為m=2kg；OM、ON接觸處O點的接觸電阻為R=0.5Ω，其余電阻不計；回路電動勢E與時間t的關(guān)系如圖3所示，圖線是過原點的直線。求：

（1）t=2s時流過導體棒的電流強度I2的大��；
（2）1～2s時間內(nèi)回路中流過的電量q的大小；
（3）導體棒滑動過程中水平外力F（單位：N）與橫坐標x（單位：m）的關(guān)系式。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如圖所示，兩光滑平行導軌的間距為L=2m，左端連接一阻值為R=40Ω的電阻；把該裝置垂直于磁場、放入磁感應強度為B=0.5T的勻強磁場中。在導軌上放一電阻為r=10Ω的導體棒，導體棒與導軌接觸良好;若在一拉力F的作用下，導體棒以v=10m/s的速度勻速向右運動，

求：（1）導體棒上產(chǎn)生的感應電動勢為多少？
（2）電路中的感應電流多大？電路中電流的方向如何（順時針或逆時針）？
（3）拉力F的值為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導軌PQ、MN，其電阻不計，間距d=0．5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B0＝0．2T的勻強磁場中，兩金屬棒L1、L2平行地擱在導軌上，其電阻均為r＝0.1Ω，質(zhì)量分別為M1=0．3kg和M2＝0．5kg。固定棒L1，使L2在水平恒力F=0．8N的作用下，由靜止開始運動。試求：

(1) 當電壓表讀數(shù)為U=0．2V時，棒L2的加速度為多大；
(2)棒L2能達到的最大速度vm.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(16分)2010 年上海世博會某國家館內(nèi)，有一“自發(fā)電”地板，利用游人走過此處，踩踏地板發(fā)電．其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖⑴所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，無摩擦地套在磁場方向呈輻射狀的永久磁鐵槽中．磁場的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖⑵為橫截面俯視圖．輕質(zhì)地板四角各連接有一個勁度系數(shù)為k的復位彈簧(圖中只畫出其中的兩個)，輕質(zhì)硬桿P將地板與線圈連接，從而帶動線圈上下往返運動(線圈不發(fā)生形變)，便能發(fā)電．若線圈所在位置磁感應強度大小為B，線圈的總電阻為R0，現(xiàn)用它向一個電阻為R的小燈泡供電．為便于研究，將某人走過時對板的壓力使線圈發(fā)生的位移x隨時間t變化的規(guī)律簡化為圖⑶所示．(彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，取線圈初始位置x＝0，豎直向下為位移的正方向)求：

⑴0～t0時間內(nèi)線圈中感應電流的大小及方向；
⑵t＝t0/2時地板受到的壓力；
⑶人踩踏一次地板所做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，左右兩邊分別有兩根平行金屬導軌相距為L，左導軌與水平面夾30°角，右導軌與水平面夾60°角，左右導軌上端用導線連接。導軌空間內(nèi)存在勻強磁場，左邊的導軌處在方向沿左導軌平面向下，磁感應強度大小為B的磁場中。右邊的導軌處在垂直于右導軌斜向上，磁感應強度大小也為B的磁場中。質(zhì)量均為m的導桿ab和cd垂直導軌分別放于左右兩側(cè)導軌上，已知兩導桿與兩側(cè)導軌間動摩擦因數(shù)均為μ=，回路電阻恒為R，若同時無初速釋放兩導桿，發(fā)現(xiàn)cd沿右導軌下滑距離時，ab桿才開始運動。（認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）。

（1）試求ab桿剛要開始運動時cd棒的速度
（2）以上過程中，回路中共產(chǎn)生多少焦耳熱？
（3）cd棒的最終速度為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，平行光滑導軌AB、CD傾斜放置，與水平面間的夾角為，間距為L，導軌下端B、C間用電阻R=2r相連。一根質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒MN垂直放在導軌上，與導軌接觸良好，方向始終平行于水平地面。在導軌間的矩形區(qū)域EFGH內(nèi)存在長度也為L、垂直于導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。t=0時刻由靜止釋放導體棒MN，恰好在t1時刻進入磁場EFGH并做勻速直線運動。求：

（1）導體棒MN進入磁場前，電阻R兩端的電壓U；
（2）導體棒MN在磁場中勻速運動時的速度v和勻速運動過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1000匝，副線圈匝數(shù)n2＝200匝，原線圈中接一交變電源，交變電源電壓u＝220sin 100πt(V)．副線圈中接一電動機，電阻為11Ω，電流表2示數(shù)為1A.電表對電路的影響忽略不計，則(　 　)

A．此交流電的頻率為100Hz
B．電壓表示數(shù)為220V
C．電流表1示數(shù)為5A
D．此電動機輸出功率為33W

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同步練習冊答案