兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路，如圖所示．兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計(jì)．在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行．開始時(shí)，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0．若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：

（1）在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少．

（2）當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時(shí)，cd棒的加速度是多少？

 

 

解析:ab棒向cd棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩棒和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路面積變小，磁通量發(fā)生變化，于是產(chǎn)生感應(yīng)電流．ab棒受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力作用作減速運(yùn)動(dòng)，cd棒則在安培力作用下作加速運(yùn)動(dòng)．在ab棒的速度大于cd棒的速度時(shí)，回路總有感應(yīng)電流，ab棒繼續(xù)減速，cd棒繼續(xù)加速．兩棒速度達(dá)到相同后，回路面積保持不變，磁通量不變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩棒以相同的速度v作勻速運(yùn)動(dòng)．

（1）從初始至兩棒達(dá)到速度相同的過程中，兩棒總動(dòng)量守恒，有    根據(jù)能量守恒，整個(gè)過程中產(chǎn)生的總熱量 

（2）設(shè)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時(shí)，cd棒的速度為v1，則由動(dòng)量守恒可知：

                               

此時(shí)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流分別為：，

此時(shí)棒所受的安培力：     ，所以棒的加速度為            由以上各式，可得          

 

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相關(guān)習(xí)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(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)，一端通過導(dǎo)線與阻值R的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見圖甲），導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，電壓表的讀數(shù)發(fā)生變化，但最終將會(huì)保持某一數(shù)值U恒定不變；當(dāng)作用在金屬桿上的拉力變?yōu)榱硪粋�(gè)恒定值時(shí)，電壓表的讀數(shù)最終相應(yīng)地會(huì)保持另一個(gè)恒定值不變，U與F的關(guān)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(yīng)強(qiáng)度B；
（2）當(dāng)F=2.5N時(shí)，金屬桿最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度；
（3）在上述（2）情況中，當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(xué)年江蘇省上岡高級(jí)中學(xué)高二下學(xué)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(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)，一端通過導(dǎo)線與阻值R的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見圖甲），導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，電壓表的讀數(shù)發(fā)生變化，但最終將會(huì)保持某一數(shù)值U恒定不變；當(dāng)作用在金屬桿上的拉力變?yōu)榱硪粋�(gè)恒定值時(shí)，電壓表的讀數(shù)最終相應(yīng)地會(huì)保持另一個(gè)恒定值不變，U與F的關(guān)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(yīng)強(qiáng)度B；
（2）當(dāng)F=2.5N時(shí)，金屬桿最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度；
（3）在上述（2）情況中，當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(xué)期期中考試物理試題（解析版） 題型：計(jì)算題

水平面上兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)，一端通過導(dǎo)線與阻值R的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見圖甲），導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，電壓表的讀數(shù)發(fā)生變化，但最終將會(huì)保持某一數(shù)值U恒定不變；當(dāng)作用在金屬桿上的拉力變?yōu)榱硪粋�(gè)恒定值時(shí)，電壓表的讀數(shù)最終相應(yīng)地會(huì)保持另一個(gè)恒定值不變，U與F的關(guān)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(yīng)強(qiáng)度B；

（2）當(dāng)F=2.5N時(shí)，金屬桿最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度；

（3）在上述（2）情況中，當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，撤去拉力F，此后電阻R上總共產(chǎn)生的熱量。

 

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