如圖15，質(zhì)量為M的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為m，棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為L，開始時PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0。PQ左側(cè)勻強磁場方向豎直向上，磁感應(yīng)強度大小為B。在t＝0時，一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運動，加速度為a。

（1）求回路中感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流隨時間變化的表達(dá)式；
（2）經(jīng)過多少時間拉力F達(dá)到最大值，拉力F的最大值為多少？
（3）某一過程中力F做的功為W1，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W2，求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。

（1）（2）（3）

解析試題分析：（1）回路的感應(yīng)電動勢為,而
導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運動,
回路中的總電阻
感應(yīng)電流的表達(dá)式為
（2）導(dǎo)軌受安培力
由牛頓第二定律
解得
上式中當(dāng)時外力F取最大值，
（3）設(shè)此過程中導(dǎo)軌運動距離為s，摩擦力做功為解得
導(dǎo)軌動能的增加量
產(chǎn)生的焦耳熱為。
考點：此題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、牛頓定律及能量守恒定律。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如右圖所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，從D處沿圖示方向以一定的速度射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里．結(jié)果離子正好從距A點為d的小孔C沿垂直于電場方向進入勻強電場，此電場方向與AC平行且向上，最后離子打在距離A點2d的G處， AG⊥AC．若不計離子重力，離子運動軌跡始終在紙面內(nèi)，試求：

⑴此離子在磁場中做圓周運動的半徑r；
⑵離子從D處運動到G處所需時間；
⑶離子到達(dá)G處時的動能．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(11分)如圖所示，在xOy直角坐標(biāo)系中，第Ⅰ象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強磁場，第Ⅱ象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強電場．初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過電壓為U的電場加速后，從x軸上的A點垂直x軸進入磁場區(qū)域，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后過y軸上的P點且垂直y軸進入電場區(qū)域，在電場中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點．已知OA＝OC＝d.求電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大小(粒子的重力不計)．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在傾角為θ的絕緣斜面上，有相距為L的A、B兩點，分別固定著兩個帶電量均為Q的正點電荷。O為AB連線的中點，a、b是AB連線上兩點，其中。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小滑塊（可視為質(zhì)點）以初動能從a點出發(fā)，沿AB直線向b點運動，其中小滑塊第一次經(jīng)過O點時的動能為，第一次到達(dá)b點時的動能恰好為零，已知靜電力常量為。求：

（1）兩個帶電量均為Q的正點電荷在a點處的合場強大小和方向；
（2）小滑塊由a點向b點運動的過程中受到的滑動摩擦力大小；
（3）aO兩點間的電勢差。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，y軸右側(cè)有一勻強電場；在第二、三象限內(nèi)有一有界勻強磁場，其上、下邊界無限遠(yuǎn)，右邊界為y軸、左邊界為平行于y軸的虛線，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里。一帶正電，電量為q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度自磁場左邊界上的A點射入磁場區(qū)域，并從O點射出，粒子射出磁場的速度方向與x軸的夾角θ＝45°，大小為v．粒子在磁場中的運動軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧，且弧的半徑為磁場左右邊界間距的倍。粒子進入電場后，在電場力的作用下又由O點返回磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時間后再次離開磁場。已知粒子從A點射入到第二次離開磁場所用的時間恰好等于粒子在磁場中做圓周運動的周期。忽略重力的影響。求：

（1）粒子經(jīng)過A點時速度的方向和A點到x軸的距離；
（2）勻強電場的大小和方向；
（3）粒子從第二次離開磁場到再次到達(dá)磁場所用的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（22分）如圖甲所示，水平放置的A、B兩平行金屬板的中央各有一小孔O1、O2，板間距離為d，開關(guān)S接1。當(dāng)t=0時，在a、b兩端加上如圖乙中的①圖線所示的電壓，同時在c、d兩端加上如圖丙所示的電壓。此時，一質(zhì)量為m的帶負(fù)電微粒恰好靜止于兩孔連線的中點P處 (P、O1、O2在同一豎直線上)。重力加速度為g，空氣阻力和金屬板的厚度不計。

⑴若某時刻突然在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓，則微�？蛇_(dá)到的最高點距A板的高度為多少？
⑵試在答題卷所給的坐標(biāo)中，定性畫出在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓之后微粒運動過程中相對于P點的重力勢能Ep隨時間t變化的圖象（只要求畫出圖線，不必寫出定量關(guān)系式，但必須標(biāo)明各轉(zhuǎn)折點的橫縱坐標(biāo)）；
⑶若要使微粒在兩板間運動一段時間后，從A板中的O1小孔射出，且射出時的動能盡可能大，問應(yīng)在t=0到t=T之間的哪個時 刻把開關(guān)s從l扳到2位置？ucd的變化周期T至少為多少?

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，在光滑絕緣的水平桌面上建立一xoy坐標(biāo)系，平面處在周期性變化的電場和磁場中，電場和磁場的變化規(guī)律如圖乙所示（規(guī)定沿＋y方向為電場強度的正方向，豎直向下為磁感應(yīng)強度的正方向）．在t=0時刻，一質(zhì)量為m=10g、電荷量為q=0.1C的帶電金屬小球自坐標(biāo)原點O處，以v0=2m/s的速度沿x軸正方向射出．已知E0=0.2N/C、B0=0.2T．求：

（1）t=1s末速度的大小和方向；
（2）1s～2s內(nèi)，金屬小球在磁場中做圓周運動的半徑和周期；
（3）試求出第3秒末小球所在位置的坐標(biāo)。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在坐標(biāo)系坐標(biāo)原點O處有一點狀的放射源，它向平面內(nèi)的軸上方各個方向發(fā)射粒子，粒子的速度大小均為，在的區(qū)域內(nèi)分布有指向軸正方向的勻強電場，場強大小為，其中與分別為粒子的電量和質(zhì)量；在的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于平面向里的勻強磁場，為電場和磁場的邊界．為一塊很大的平面感光板垂直于平面且平行于軸，放置于處，如圖所示．觀察發(fā)現(xiàn)此時恰好無粒子打到板上．（不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用），求：

（1）粒子通過電場和磁場邊界時的速度大小及距y軸的最大距離;
（2）磁感應(yīng)強度的大��；
（3）將板至少向下平移多大距離才能使所有的粒子均能打到板上？此時ab板上被粒子打中的區(qū)域的長度．

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

用水平恒力F作用在一個物體上，使該物體從靜止開始沿光滑水平面在力的方向上移動距離s，恒力F 做的功為W1，此時恒力F的功率為P1，若使該物體從靜止開始沿粗糙的水平面在恒力F的方向上移動距離s，恒力F做的功為W2，此時恒力F的功率為P2，下列關(guān)系正確的是（  ）

A．W1＜W2，P1＜P2 B．W1＞W(wǎng)2，P1＞P2 
C．W1＝W2，P1＞P2 D．W1＝W2，P1＝P2 

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