如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L=0.5m，左端接有阻值為R=0.8Ω的電阻，處在方向豎直向下，磁感應(yīng)強度為B=1T的勻強磁場中，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，導(dǎo)體棒的電阻為r=0.2Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計．初時刻，彈簧恰好處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0=4m/s．導(dǎo)體棒第一次速度為零時，彈簧的彈性勢能Ep=0.5J．導(dǎo)體棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．求：
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（1）初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力的大小和方向；
（2）導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q．
分析：（1）由E=BLv求出感應(yīng)電動勢，由歐姆定律求出感應(yīng)電流，然后由安培力公式求出導(dǎo)體棒受到的安培力．
（2）在導(dǎo)體棒向右運動的過程中，彈簧彈力與安培力做功，由能量守恒定律可以求出電阻上產(chǎn)生的焦耳熱．
解答：（1）初始時刻棒中感應(yīng)電動勢為：E=BLv0，
棒中感應(yīng)電流：I=
E
R+r
，
作用于棒上的安培力為：F=BIL
聯(lián)立可得：F=BIL=
B2L2v0
R+r
=1N，
安培力方向：水平向左．
（2）由能量守恒定律可得：
1
2
mv02=EP+Q
解得：Q=0.3J，
Q=QR+Qr
QR
Qr
=
I2R
I2r
=
R
r
，
解得：QR=0.24J；
答：（1）初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力的為1N，方向：水平向左；
（2）導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.24J．
點評：本題考查了求安培力、電阻產(chǎn)生的焦耳熱，分析清楚導(dǎo)體棒的運動過程，應(yīng)用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、能量守恒定律即可正確解題；要注意總的焦耳熱分兩部分，R與r產(chǎn)生的焦耳熱之和是總焦耳熱．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2005?江蘇）如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略，初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度υ0，在沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．
（1）求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力；
（2）若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為什么？
（3）導(dǎo)體棒往復(fù)運動，最終靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?江蘇）如圖所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行．線框由靜止釋放，在下落過程中（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0．在沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．
（1）求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力．
（2）導(dǎo)體棒往復(fù)運動，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？
（3）若在導(dǎo)體棒上加上按一定規(guī)律變化的水平外力可使金屬棒做的簡諧運動，這樣在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生正弦交變電流，則此外力的方向與速度方向的關(guān)系如何？提供的功率多大？（導(dǎo)體棒在平衡位置處的速度大小仍為v0）

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0．在沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．
（1）求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力．
（2）若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少？導(dǎo)體棒往復(fù)運動，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？

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