如圖甲所示，一對足夠長的平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道相距L=1m，左端之間用R=3Ω的電阻連接，軌道的電阻忽略不計．一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體桿靜置于兩軌道上，并與兩軌道垂直．整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上．現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿，拉力F與導(dǎo)體桿運動的位移x間的關(guān)系如圖乙所示．當(dāng)拉力達到最大時，導(dǎo)體桿恰好開始做勻速運動．當(dāng)位移x=2.5m時撤去拉力，導(dǎo)體桿又滑行了一段距離△x后停下，已知在滑行△x的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為12J．求：
（1）拉力F作用過程中，通過電阻R上的電量q；
（2）導(dǎo)體桿運動過程中的最大速度vm；
（3）拉力F作用過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q．
（1）設(shè)拉力F作用過程中，在△t時間內(nèi)磁通量變化量為△?，平均電流為I，平均電動勢為E，通過電阻R的電量為q，則：
q=I△t
I=
E
R+r

E=
△?
△t
=
BLx
△t

∴q=
BLx
R+r
=1.25C
（2）撤去外力后，桿的動能轉(zhuǎn)化為焦耳熱，則：
QR
Qr
=
R
r
=
3
1

由能量守恒定律得：
1
2
mv2m
-QR+Qr
解得：vm=8m/s
（3）運動過程中，拉力最大與安培力平衡，故：
Fm=BImL=
B2L2vm
R+r
=8N
由圖象得拉力所做總功為：
WF=18J
由能量守恒定律得，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q為：
Q=WF-
1
2
mv2m
=2J
答：（1）通過電阻R上的電量1.25C
（2）最大速度8m/s
（3）回路中產(chǎn)生的焦耳熱2J
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：填空題

一個連有電容器的U形金屬框架放置在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，磁感線方向如圖，框架寬L，一根導(dǎo)體棒MN放置在框架上，棒與框架接觸良好且相互垂直，若棒向左以速度V勻速運動，則電容器兩極板間的電勢差Uab=______；電容器______板帶正電荷．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN，其電阻不計，間距d=0.5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B0=0.2T的勻強磁場中，兩金屬棒L1、L2平行地擱在導(dǎo)軌上，其電阻均為r=0.1Ω，質(zhì)量分別為M1=0.3kg和M2=0.5kg．固定棒L1，使L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由靜止開始運動．試求：
（1）當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2V時，棒L2的加速度為多大；
（2）棒L2能達到的最大速度vm．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，MN和PQ為兩光滑的電阻不計的水平金屬導(dǎo)軌，N、Q接理想變壓器，理想變壓器的輸出端接電阻元件R、電容元件C，導(dǎo)軌上垂直放置一金屬棒ab．今在水平導(dǎo)軌部分加一豎直向上的勻強磁場，則下列說法中正確的是（IR、Ic均為有效值）（　　）
A．若ab棒勻速運動，則IR≠0，Ic=0
B．若ab棒勻速運動，則IR=0，Ic=0
C．若ab棒在某一中心位置兩側(cè)做往復(fù)運動，則IR≠0，Ic≠0
D．若ab棒做勻加速運動，則IR≠0，Ic=0

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，在光滑水平面的分界線MN的右側(cè)空間存在一個范圍足夠大的勻強磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，MN左側(cè)有一個矩形導(dǎo)線框abcd，線框在水平恒力F作用下向右運動并進入MN右邊的磁場區(qū)域，設(shè)ad、bc兩邊進入磁場的時刻分別為t1、t2，ad邊始終與分界線MN平行，線框進入磁場過程中形狀不變，則下列四個圖象可能反映線框向右運動過程中速度V隨時間t變化的規(guī)律的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖，Ⅰ和Ⅱ是一對異名磁極，ab為放在其間的金屬棒．a(chǎn)b和cd用導(dǎo)線連成一個閉合回路．當(dāng)ab棒向左運動時，cd導(dǎo)線受到向下的磁場力．由此可知Ⅰ是______極（填空“N”或“S”），a、b兩點的電勢φa______φb（填空“＞”、“＜”或“=”）．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，將一根質(zhì)量為M=0.06kg的均勻?qū)Ь�桿彎成矩形閉合導(dǎo)線框abcd，其ab=cd=L1=0.1m，bc=ad=L2=0.2m．它的ad邊由aO、dO′兩軸承支撐沿水平放置，導(dǎo)線框位于豎直平面內(nèi)，bc段中點固定一質(zhì)量為m=0.02kg的小金屬球，整個裝置處在一方向豎直向上的勻強磁場中．當(dāng)導(dǎo)線框中通以大小恒為1A的恒定電流I時，整個裝置以O(shè)O′為軸從靜止開始逆時針轉(zhuǎn)動．
（1）在圖中畫出導(dǎo)線框bc段中的電流方向；
（2）若導(dǎo)線框運動過程中與豎直方向的最大偏角θ為37°，則勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1為多大？（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（3）若已知磁感應(yīng)強度B2=1T，則導(dǎo)線框在運動過程中，速度達到最大時，與豎直方向的偏角α為多大．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，用均勻?qū)Ь�做成一個正方形線框，每邊長為0.2m，正方形的一半放在和線框垂直的垂直紙面向里的勻強磁場中，當(dāng)磁場的變化為每0.1s增加1T時，線框中點a、b兩點的電勢差是（　�。�
A．Uab=0.1VB．Uab=-0.1VC．Uab=0.2VD．Uab=-0.2V

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，位于水平面內(nèi)間距為L的光滑平行導(dǎo)軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面，導(dǎo)軌左端用導(dǎo)線相連，一質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)體棒兩端放在導(dǎo)軌上，并與之密接．已知導(dǎo)軌單位長度的電阻為r，導(dǎo)線和導(dǎo)體棒的電阻均忽略不計．從t=0時刻起，導(dǎo)體棒在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，從導(dǎo)軌最左端由靜止做加速度為a的勻加速運動，求：
（1）t時刻導(dǎo)體棒中的電流I和此時回路的電功率P；
（2）t時間內(nèi)拉力做的功．

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