兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，兩導軌間的距離為L，導軌上面橫放著兩根導體棒ab和cd，構成矩形回路，如圖所示．兩根導體棒的質量皆為m，電阻皆為R，回路上其余部分的電阻可不計．在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感強度為B．設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行，開始時，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0(見圖)，若兩導體棒在運動中始終不接觸，求：

(1)在運動中產(chǎn)生的焦耳熱量最多是多少？

(2)當棒ab的速度變?yōu)槌跛俣鹊?IMG style="vertical-align:middle" SRC="http://thumb.1010pic.com/pic7/pages/61B1/0005/0214/1d9e517bbebab4fc6c1f160332ac087f/A/Image4744.gif">時，棒cd的加速度是多少？

答案：
解析：

 　　解：棒ab向棒cd運動時，兩棒和導軌構成的回路面積變小，磁通量發(fā)生變化，于是產(chǎn)生感應電流

　　解：棒ab向棒cd運動時，兩棒和導軌構成的回路面積變小，磁通量發(fā)生變化，于是產(chǎn)生感應電流．棒ab受到與運動方向相反的安培力作用做減速運動，棒cd則在安培力作用下做加速運動，在棒ab的速度大于棒cd的速度時，回路總有感應電流，棒ab繼續(xù)減速，棒cd繼續(xù)加速，兩棒速度達到相同后回路面積保持不變，磁通量不變化，不產(chǎn)生感應電流，兩棒以相同的速度v做勻速運動．

　　(1)從初始至兩棒達到速度相同的過程中，兩棒總動量守恒，有mv0＝2mv．根據(jù)能量守恒，整個過程中產(chǎn)生的總熱量為Q＝－(2m)v2＝．

　　(2)設棒ab的速度變?yōu)槌跛俣鹊?IMG style="vertical-align:middle" SRC="http://thumb.1010pic.com/pic7/pages/61B1/0005/0214/1d9e517bbebab4fc6c1f160332ac087f/C/Image4744.gif" width="15" height="41">時，棒cd的速度為，

　　則由動量守恒可知mv0＝mv0－m，

　　此時回路中的感應電動勢和感應電流分別為E＝(mv0－m)Bl，I＝，

　　此時棒cd所受的安培力為F＝BIl，cd棒的加速度為a＝．


練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?濱州一模）水平面上兩根足夠長的光滑金屬導軌平行固定放置，間距為L，一端通過導線與阻值R的電阻連接，導軌上放一質量為m的金屬桿（見圖甲），導軌的電阻忽略不計，勻強磁場方向豎直向下，用與平軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，金屬桿從靜止開始運動，電壓表的讀數(shù)發(fā)生變化，但最終將會保持某一數(shù)值U恒定不變；當作用在金屬桿上的拉力變?yōu)榱硪粋�恒定值時，電壓表的讀數(shù)最終相應地會保持另一個恒定值不變，U與F的關系如圖乙．若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω，金屬桿的電阻r=0.5Ω．（重力加速度g=10m/s2）求：
（1）磁感應強度B；
（2）當F=2.5N時，金屬桿最終勻速運動的速度；
（3）在上述（2）情況中，當金屬桿勻速運動時，撤去拉力F，此后電阻R上總共產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源：2011-2012學年江蘇省上岡高級中學高二下學期期中考試物理試題（帶解析） 題型：填空題

水平面上兩根足夠長的光滑金屬導軌平行固定放置，間距為L，一端通過導線與阻值R的電阻連接，導軌上放一質量為m的金屬桿（見圖甲），導軌的電阻忽略不計，勻強磁場方向豎直向下，用與平軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，金屬桿從靜止開始運動，電壓表的讀數(shù)發(fā)生變化，但最終將會保持某一數(shù)值U恒定不變；當作用在金屬桿上的拉力變?yōu)榱硪粋�恒定值時，電壓表的讀數(shù)最終相應地會保持另一個恒定值不變，U與F的關系如圖乙。若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω，金屬桿的電阻r=0.5Ω。（重力加速度g=10m/s2）求：
（1）磁感應強度B；
（2）當F=2.5N時，金屬桿最終勻速運動的速度；
（3）在上述（2）情況中，當金屬桿勻速運動時，撤去拉力F，此后電阻R上總共產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源：2013屆江蘇省高二下學期期中考試物理試題（解析版） 題型：計算題

水平面上兩根足夠長的光滑金屬導軌平行固定放置，間距為L，一端通過導線與阻值R的電阻連接，導軌上放一質量為m的金屬桿（見圖甲），導軌的電阻忽略不計，勻強磁場方向豎直向下，用與平軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，金屬桿從靜止開始運動，電壓表的讀數(shù)發(fā)生變化，但最終將會保持某一數(shù)值U恒定不變；當作用在金屬桿上的拉力變?yōu)榱硪粋�恒定值時，電壓表的讀數(shù)最終相應地會保持另一個恒定值不變，U與F的關系如圖乙。若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω，金屬桿的電阻r=0.5Ω。（重力加速度g=10m/s2）求：

（1）磁感應強度B；

（2）當F=2.5N時，金屬桿最終勻速運動的速度；

（3）在上述（2）情況中，當金屬桿勻速運動時，撤去拉力F，此后電阻R上總共產(chǎn)生的熱量。

 

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