精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距l(xiāng)=0.2m，導軌上端連接著電阻R1=1Ω，質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為R2=0.2Ω的金屬桿ab與導軌垂直并接觸良好，導軌電阻不計．整個裝置處于與導軌平面垂直的磁感應強度為B=1T的勻強磁場中．a(chǎn)b桿由靜止釋放，經(jīng)過一段時間后達到最大速率，取g=10m/s2，求此時：
（1）桿的速率；
（2）桿兩端電壓；
（3）電阻R1消耗的電功率．
分析：（1）金屬棒在重力作用下，做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度為零時，速度達到最大，然后做勻速直線運動，根據(jù)金屬棒所受的拉力等于安培力，求出最大速度．
（2）根據(jù)歐姆定律求出ab間的電壓．
（3）根據(jù)電功率公式P1=I2R1求解．
解答：解：（1）金屬棒在重力作用下，先做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度為零時，速度達到最大，做勻速直線運動，則由平衡條件得
    mg=BIL
又感應電流為 I=
E
R1+R2

感應電動勢為    E=BLv
解以上三式得：v=
mg(R1+R2)
B2L2
=3m/s
（2）桿兩端電壓等于電阻R1兩端的電壓，U=IR1=0.5v
（3）電阻R1消耗的電功率P1=I2R1=0.25W
答：
（1）桿的速率是3m/s；
（2）桿兩端電壓是0.5v；
（3）電阻R1消耗的電功率是0.25W．
點評：解決本題關鍵通過受力判斷出金屬棒的運動情況，知道當金屬棒加速度為零時，速度最大．以及會根據(jù)電功率公式求解．
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，兩根足夠長的光滑金屬導軌MN、PQ平行放置，導軌平面與水平面的夾角為θ，導軌的下端接有電阻．當導軌所在空間沒有磁場時，使導體棒ab以平行導軌平面的初速度v0沖上導軌平面，ab上升的最大高度為H；當導軌所在空間存在方向與導軌平面垂直的勻強磁場時，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導軌平面，ab上升的最大高度為h．兩次運動中導體棒ab始終與兩導軌垂直且接觸良好．關于上述情景，下列說法中正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌MN、PQ與水平面的夾角為α=30°，導軌電阻不計，導軌處在垂直導軌平面斜向上的有界勻強磁場中．兩根電阻都為R=2Ω、質(zhì)量都為m=0.2kg的完全相同的細金屬棒ab和cd垂直導軌并排靠緊的放置在導軌上，與磁場上邊界距離為x=1.6m，有界勻強磁場寬度為3x=4.8m．先將金屬棒ab由靜止釋放，金屬棒ab剛進入磁場就恰好做勻速運動，此時立即由靜止釋放金屬棒cd，金屬棒cd在出磁場前已做勻速運動．兩金屬棒在下滑過程中與導軌接觸始終良好（取重力加速度g=10m/s2）．求：
（1）金屬棒ab剛進入磁場時棒中電流I；
（2）金屬棒cd在磁場中運動的過程中通過回路某一截面的電量q；
（3）兩根金屬棒全部通過磁場的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根足夠長的固定平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，導軌間的距離為L，導軌上橫放著兩根導體棒ab和cd．設兩根導體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，導軌光滑且電阻不計，在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感強度為B．開始時ab和cd兩導體棒有方向相反的水平初速，初速大小分別為v0和2v0，求：
（1）從開始到最終穩(wěn)定回路中產(chǎn)生的焦耳熱．
（2）當ab棒的速度大小變?yōu)?span id="varmbwq" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
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，回路中消耗的電功率的可能值．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根足夠長且平行的光滑金屬導軌與水平面成53°夾角固定放置，導軌間連接一阻值為6Ω的電阻R，導軌電阻忽略不計．在兩平行虛線m、n間有一與導軌所在平面垂直、磁感應強度為B的勻強磁場．導體棒a的質(zhì)量為ma=0.4kg，電阻Ra=3Ω；導體棒b的質(zhì)量為mb=0.1kg，電阻Rb=6Ω；它們分別垂直導軌放置并始終與導軌接觸良好．a(chǎn)、b從開始相距L0=0.5m處同時將它們由靜止開始釋放，運動過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域，當b剛穿出磁場時，a正好進入磁場（g取10m/s2，不計a、b之間電流的相互作用）．求：
（1）當a、b分別穿越磁場的過程中，通過R的電荷量之比；
（2）在穿越磁場的過程中，a、b兩導體棒勻速運動的速度大小之比；
（3）磁場區(qū)域沿導軌方向的寬度d為多大；
（4）在整個過程中，產(chǎn)生的總焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?湖南模擬）如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌相距為l=0.5m，導軌平面與水平面間的夾角θ=30°，整個導軌平面處于勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小B=0.4T，方向垂直導軌平面，在導軌上垂直導軌放置兩金屬棒ab和cd，長度均為0 5m，cd棒的質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=0.2Ω，不計ab棒和金屬導軌的電阻，兩棒與金屬導軌接觸良好且可沿導軌自由滑動．現(xiàn)ab棒在外力作用下，始終以恒定速度v=1.5m/s沿著導軌向上滑動，cd棒則由靜止釋放，g取10m/s2．求：
（1）剛釋放cd棒時cd棒所受合力的大小和方向；
（2）閉合回路中的最大電流和金屬棒cd的最終速度．

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