如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的兩根平行導(dǎo)軌間的距離為L，導(dǎo)軌的左端接有一個耐壓足夠大的電容器，電容器的電容為C.一金屬桿MN垂直放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌接觸良好，桿MN在平行于導(dǎo)軌平面的水平力F作用下從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動.整區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌足夠長，不計所有的電阻和摩擦，求：

（1）金屬桿運動過程中所受的安培力F的大�。�

（2）金屬桿從開始運動起經(jīng)過時間t，電容器所儲存的電能.

（1）CB2L2a （2）CB2L2a2t2

解析：MN勻加速運動切割磁感線，感應(yīng)電動勢不斷增大，電容器上的電壓隨之增大，儲存的電能增加，由于電容器不斷充電，電路中存在持續(xù)的電流，因此金屬桿受到向左的安培力，金屬桿克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)變成電能，儲存在電容器里邊.

（1）經(jīng)過時間t，金屬桿上的感應(yīng)電動勢：E=BLv=BLat

電容器儲存的電荷量：Q=CU=CE=CBLat

時間t內(nèi)通過金屬桿的電流：I==CBLa,可見感應(yīng)電流是穩(wěn)定的.

金屬桿受到向左的安培力：F=BIL=CB2L2a.

（2）時間t內(nèi)金屬桿的位移：s=at2

金屬桿克服安培力做多少功：W=Fs=CB2L2a2t2

電容器所儲存的電能：E電=W=CB2L2a2t2.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的，兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連，具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直，當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t如圖變化時（規(guī)定垂直紙面向里的磁場方向為正），用一平行于導(dǎo)軌的力F向左或向右拉桿ab，使它保持靜止．若規(guī)定由a→b方向通過桿的感應(yīng)電流為正，向右的拉力為正，則能反映通過桿的感應(yīng)電流I和拉力F隨時間t變化的圖線是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的、兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連；具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F拉桿ab，使它由靜止開始向右運動．桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場均可不計．則（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的、兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在的平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連；具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直.現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F拉桿ab，使它由靜止開始向右運動.桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場均可不計.用E表示回路中的感應(yīng)電動勢，i表示回路中的感應(yīng)電流，在i隨時間增大的過程中，電阻消耗的功率等于(    )

A.F的功率                                       B.安培力的功率的絕對值

C.F與安培力的合力的功率                  D.iE

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年山東省高三上學(xué)期期末復(fù)習(xí)（二）（理綜）物理部分 題型：選擇題

如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的，兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連，具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直，當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t如圖變化時（規(guī)定垂直軌道平面向下為磁場方向為正），用一平行于導(dǎo)軌的力F向左或向右拉桿ab，使它保持靜止。若規(guī)定由a→b方向通過桿的感應(yīng)電流為正，向右的拉力為正，則能反映通過桿的感應(yīng)電流I和拉力F隨時間t變化的圖線是（     ）

 

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