如圖所示，電阻不計的平行光滑金屬導軌ab、cd位于豎直平面內(nèi)，兩導軌間距L=0.1m，在ac間接有一阻值為R=0.08Ω的電阻，水平放置的導體棒PQ由靜止開始下落（始終與導軌緊密接觸），導體棒電阻為r=0.02Ω，質(zhì)量為m=0.1kg，當下落h=0.45m的高度時，進入方向水平且與導軌平面垂直的沿y方向逐漸減小而x方向不變的磁場中，磁場區(qū)域在豎直方向的高度為H=0.5m，導體棒PQ穿過磁場的過程中做加速度為a=9m/s2的勻加速直線運動，取g=10m/s2，求：
（1）導體棒剛進入磁場時，該處的磁感應強度B的大��；
（2）導體棒PQ剛進入磁場時感應電流的大小與方向；
（3）導體棒PQ穿過磁場過程中克服安培力所做的功；
（4）磁感應強度B隨y變化的函數(shù)關系（坐標系如圖所示）．
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（1）導體棒剛進入磁場時的速度：由
v20
=2gh      得：v0=
2gh
=3m/s
導體棒進入磁場時所受安培力：F=BIL=
B2L2v0
R+r

根據(jù)牛頓第二定律得：mg-
B2L2v0
R+r
=ma
代入解得：B=
3
3
T
（2）導體棒PQ剛進入磁場時感應電流的大小為：I=
E
R+r
=
BLv0
R+r
=
0.1×3
3
(0.08+0.02)
A=
3
A
由右手定則判斷得：導體棒PQ中感應電流的方向：P→Q
（3）根據(jù)動能定理得：mgH-|WF安|=maH
得：|WF安|=mH（g-a）=0.1×0.5（10-9）J=0.05J
（4）由mg-
B2L2v
R+r
=ma和 v2-v02=2ay得：
B=
m(g-a)(R+r)
L
4
v20
+2ay
=
1
49+18y

答：
（1）導體棒剛進入磁場時，該處的磁感應強度B的大小為
3
3
T；
（2）導體棒PQ剛進入磁場時感應電流的大小為
3
A，方向P→Q；
（3）導體棒PQ穿過磁場過程中克服安培力所做的功為0.05J；
（4）磁感應強度B隨y變化的函數(shù)關系是
1
49+18y
．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌MN和OP水平放置．MO間接有阻值為R的電阻．導軌相距為d，有豎直向下的勻強磁場，磁感強度為B．質(zhì)量為m，長為L的導體棒CD的電阻為r，垂直于導軌放置，并接觸良好．用平行于MN的恒力F向右拉動CD棒．CD棒受恒定的摩擦阻力f．已知F＞f，L＞d，求：
（1）CD棒運動的最大速度是多少？
（2）當CD棒達到最大速度后，電阻R消耗的電功率是多少？
（3）若在CD棒達到最大速度后的某一時刻撤去恒力F，當CD棒滑行S過程中流過電阻R的電量是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻不計的平行粗糙長金屬導軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬棒a、b垂直于導軌放置，且與導軌良好接觸，勻強磁場垂直穿過導軌平面．現(xiàn)用一平行于導軌的恒力F作用在a的中點，使其向上運動．在a運動的整個過程中若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌MN和OP放置在水平面內(nèi)，MO間接有阻值為R=3Ω的電阻，導軌相距d=1m，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T．質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=1Ω的導體棒CD垂直于導軌放置，并接觸良好．用平行于MN的恒力F=1N向右拉動CD，CD受摩擦阻力f恒為0.5N．求：（1）CD運動的最大速度；（2）當CD達到最大速度后，電阻R消耗的電功率．

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（2013?河南模擬）如圖所示，電阻不計的平行光滑金屬導軌與水平面的夾角為θ，寬度為l，下端與阻值為R的電阻相連．磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過導軌平面，現(xiàn)使質(zhì)量為m的導體棒ab位置以平行于斜面的初速度沿導軌向上運動，滑行到最遠位置a′b′后又下湍．已知導體棒運動過程中的最大加速度為2gsinθ，g為重力加速度，軌道足夠長，則（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?湛江一模）如圖所示，電阻不計的光滑平行金屬導軌MN和OP水平放置，MO間接有阻值為R的電阻，兩導軌相距為L，其間有豎直向下的勻強磁場．質(zhì)量為m、長度為L、電阻為R0的導體棒CD垂直于導軌放置，并接觸良好．在CD的中點處用大小為F平行于MN向右的水平恒力啦CD從靜止開始運動s的位移，導體棒CD的速度恰好達到最大速度vm．
（1）試判斷通過電阻R的電流方向；
（2）求磁場磁感應強度B的大�。�
（3）求此過程中電阻R上所產(chǎn)生的熱量．

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