如圖，光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L="1" m，處在同一水平面中，導(dǎo)軌的左端接有如圖所示的電路，其中水平放置的電容器兩極板相距d="10" mm，定值電阻，，導(dǎo)軌的電阻不計。磁感應(yīng)強度B=0.4T的勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面。當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動（開關(guān)S斷開）時，電容器兩極板之間質(zhì)量、帶電荷量的微粒恰好靜止不動；當(dāng)S閉合后，微粒以a="7" m/s2向下做勻加速運動。取g="10" m/s2。求：

（1）金屬棒ab運動的速度大小是多大?電阻是多大?
（2）閉合后，使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率是多大?
（1）v="3" m/s，r=2Ω（2）0.18 W

試題分析：（1）帶電微粒在電容器兩極間靜止時，受向上的電場力和向下的重力作用而平衡，即 
由此式可解出電容器兩極板間的電壓為

由于微粒帶負電，可知上板的電勢高。
由于S斷開，R1、R2的電壓和等于電容器兩端電壓U1，R3上無電流通過，可知電路中的感應(yīng)電流即為通過R1、R2的電流I1，
從而ab切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
       ①
S閉合時，帶電微粒向下做勻加速運動，由牛頓第二定律可得

所以有    
此時的感應(yīng)電流為
由閉合電路歐姆定律可得
　　　　 ②
解①②兩式可得E="1.2" V, r="2" Ω
由E=BLv可得
即導(dǎo)體棒ab勻速運動的速度v="3" m/s，電阻r=2Ω
（2）S閉合時，通過ab的電流I2="0.15" A，ab所受的安培力為F2=BI2L="0.06" N
ab以速度v="3" m/s做勻速運動，所受外力F必與磁場力F2大小相等、方向相反，即
F="0.06" N，方向向右。
可見，外力的功率為   P=Fv="0.06×3" W="0.18" W
點評：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路相當(dāng)于電源．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d（d＞L）的條形勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場方向豎直向下。導(dǎo)線框以某一初速度向右運動，t=0時導(dǎo)線框的的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進入并通過磁場區(qū)域。下列v-t圖像中，可能正確描述上述過程的是

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖（a）為一研究電磁感應(yīng)的實驗裝置示意圖，其中電流傳感器（相當(dāng)于一只理想的電流表）能將各時刻的電流數(shù)據(jù)實時通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給計算機，經(jīng)計算機處理后在屏幕上同步顯示出圖像。足夠長光滑金屬軌道電阻不計，傾角θ=30°。軌道上端連接有阻值R=1.0Ω的定值電阻，金屬桿MN電阻r=0.5Ω，質(zhì)量m=0.2kg，桿長。在軌道區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場，讓金屬桿從圖示位置由靜止開始釋放，此后計算機屏幕上顯示出如圖（b）所示的圖像（設(shè)桿在整個運動過程中與軌道垂直，）。試求：

圖（a）                                                 圖（b）
（1）t=0.5s時電阻R的熱功率；
（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大��；
（3）估算0~1.2s內(nèi)通過電阻R的電量大小及在R上產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

水平放置的光滑矩形金屬框架，寬0.2米，長度較長，上面擱一不計電阻的直導(dǎo)線AB，質(zhì)量m=0.5千克，框架電阻不計，兩端各接一電阻R1=1Ω，R2=2Ω，磁場與框架平面垂直，向下Ｂ＝１特，現(xiàn)用恒力F=0.3牛，水平拉AB導(dǎo)體，當(dāng)?shù)竭_某一位置時，R2的消耗功率為0.5瓦,，問：

(1) 此時R1的消耗功率為多大?
(2) 此時導(dǎo)體AB的瞬時加速度多大？
(3) 此時拉力Ｆ的功率為多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距l＝0.50 m，左端接一電阻R＝0.20 Ω，磁感應(yīng)強度B＝0.40 T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：

(1)ab棒中感應(yīng)電動勢的大小；
(2)回路中感應(yīng)電流的大��；
(3)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大�。�

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，電阻Rab=0.1Ω的導(dǎo)體ab沿光滑導(dǎo)線框向右做勻速運動線框中接有電阻R=0.4Ω,線框放在磁感應(yīng)強度B=0.1T的勻強磁場中,磁場方向垂直于線框平面,導(dǎo)體的ab長度l=0.4m,運動速度v=10m/s.線框的電阻不計.則

(1)使導(dǎo)體ab向右勻速運動所需的外力F’等于多少?方向如何?
(2)電阻R上消耗的功率P等于多少?
(3)外力的功率P’等于多少?

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，間距為L的光滑水平金屬導(dǎo)軌，水平地放置在豎直方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一端接阻值為R的電阻．質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，其電阻為R0。在拉力F作用下從t＝0的時刻開始運動，其速度隨時間的變化規(guī)律為v＝vmsinωt，不計導(dǎo)軌電阻．求：

(1)從t＝0到t＝時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量．
(2)從t＝0到t＝時間內(nèi)拉力F所做的功．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，一個正方形單匝線圈abcd，邊長為L，線圈每邊的電阻均為R，以恒定速度v通過一個寬度為2L的勻強磁場區(qū)，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里。下列ABCD圖中能正確反映ab兩端電壓Uab隨時間t變化關(guān)系的是(　　)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n = 1500匝，橫截面積S = 20cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r = 1Ω，R1 = 4Ω，R2 = 5Ω，C=30μF。在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。求：

（1）螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小
（2）閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率
（3）S斷開后，流經(jīng)R2的電量

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