如圖所示，光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為l，左端連有阻值為R的電阻，有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面豎直向上．現(xiàn)對導(dǎo)體棒施一平行于導(dǎo)軌向右的拉力，并使拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動，經(jīng)過一段時(shí)間t，導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm，在此過程中電阻上產(chǎn)生的熱量為Q，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，則（　�。�
①導(dǎo)體棒速度最大時(shí)，其加速度為零   ②vm=
1
Bl
PR
  ③Q=Pt  ④Q=Pt-
mPR
2B2l2
．
分析：棒在功率恒定下，做切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)電流，出現(xiàn)安培力阻力，根據(jù)運(yùn)動與力的關(guān)系，結(jié)合牛頓第二定律，可知：速度最大時(shí)，加速度為零；并由感應(yīng)電動勢的大小與功率表達(dá)式，即可求解最大速度，再根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，即可求解產(chǎn)生熱量大�。�
解答：解：①、棒在功率恒定的外力作用下，做切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，出現(xiàn)安培阻力，由牛頓第二定律可知，加速度隨著速度增大而減小，當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)，外力等于安培力，則加速度為零，故①正確；
②、當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)，則有安培力等于外力，因此P=Fvm，而F=BIl，又I=
Blvm
R
，
所以聯(lián)立解得：vm=
1
Bl
PR
，故②正確；
③、棒在外力作用下，除產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)致電阻發(fā)熱外，還使棒產(chǎn)生動能，
根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，則有：Pt=Q+
1
2
m
v
2
m
=Q+
mPR
2B2l2
，因此產(chǎn)生熱量：Q=Pt-
mPR
2B2l2
．故③錯誤，④正確，
故選：C．
點(diǎn)評：考查棒在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)致棒受到安培力作用，掌握牛頓運(yùn)動定律的綜合運(yùn)用，知道功率的表達(dá)式，注意此處外力做功，不僅僅產(chǎn)生熱量，還產(chǎn)生棒的動能．
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，質(zhì)量為m的工件置于水平放置的鋼板C上，二者間的動摩擦因數(shù)為μ，由于光滑導(dǎo)槽A、B的控制，工件只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動，現(xiàn)在使鋼板以速度v1向右運(yùn)動，同時(shí)用力F拉動工件（F方向與導(dǎo)槽平行）使其以速度v2沿導(dǎo)槽運(yùn)動，則F的大小為（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，傾角為θ=30°，寬度為L=1m的足夠長的U型平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T且范圍充分大的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上，現(xiàn)用平行于導(dǎo)軌、功率恒為6W的牽引力F，牽引一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1Ω的導(dǎo)棒ab由靜止沿導(dǎo)軌向上移動（ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直）．當(dāng)金屬導(dǎo)棒ab移動s=2.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度．在此過程中金屬導(dǎo)棒產(chǎn)生的熱量為Q=5.8J（不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，g取10m/s2）．
問：（1）導(dǎo)棒達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少？
（2）導(dǎo)棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)所需時(shí)間是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，A、B兩滑塊的質(zhì)量均為m，分別穿在光滑的足夠長的水平固定導(dǎo)桿上，兩導(dǎo)桿平行，間距為d．用自然長度也為d的輕彈簧連接兩滑塊．開始時(shí)兩滑塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，今給滑塊B一個(gè)向右的瞬時(shí)沖量I，則以后滑塊A的最大速度為（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?資陽三模）如圖所示，兩根正對的距離為L=1m的平行金屬直物直MN、M’、N'位于同一水平面上，兩端M、M’之間接一阻值為R=4Ω的定值電阻，NN’端與兩條位于豎直平面內(nèi)的半徑均為Ro=0.4m的半圓形光滑金屬習(xí)口直NP，N'P’平滑連接直軌道的右側(cè)處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場中，磁場區(qū)域的寬度為s=0.5m，且其右邊界與NN’重合．現(xiàn)有一質(zhì)量為m=lkg，電阻為r=1Ω的一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場的左邊界也為s處．在與桿垂直的，水平向右且大小為38N的恒力F作用下ab桿開始運(yùn)動．當(dāng)運(yùn)動至磁場右邊界時(shí)撤去F，結(jié)果導(dǎo)休桿ab恰好能以最小的速度通過半圓形習(xí)U首的最高點(diǎn)PP'．已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動過程中與輛連接觸良好，且始終與軌道垂直，導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ=02，軌道的電阻可忽略不計(jì)，重力加速度g取l Om/s2，求：
（1）ab剛進(jìn)入磁場時(shí)桿中電流的大小和方向；
（2）ab穿過磁場的過程中，通過ab桿的電量；
（3）ab穿過磁場的過程中，ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源：模擬題 題型：計(jì)算題

如圖所示，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L，電阻忽略不計(jì)且足夠長，導(dǎo) 軌平面的傾角為α，斜面上相隔為d的平行虛線MN與PQ間有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，方向與導(dǎo)軌平面垂直，另有一長為2d的絕緣桿將一導(dǎo)體棒和一邊長為d（d< L）的正方形單匝線框連在一起組成一固定的裝置，總質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒中通過大小恒為I的電流。將整個(gè)裝置置于導(dǎo)軌上，線框下邊與PQ重合，釋放后裝置沿斜面開始下滑，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動到MN處恰好第一次開始返回，經(jīng)過若干次往返后，最終整個(gè)裝置在斜面上做恒定周期的往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。求：
（1）在裝置第一次下滑的過程中，線框中產(chǎn)生的熱量Q；
（2）畫出整個(gè)裝置在第一次下滑過程中的速度一時(shí)間（v-t ）圖像；
（3）裝置最終在斜面上做往復(fù)運(yùn)動的最大速率vm；
（4）裝置最終在斜面上做往復(fù)運(yùn)動的周期T。

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