精英家教網(wǎng)如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩光滑平行導軌PQ、MN，導軌的電阻不計，間距為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強度B=0.2T的勻強磁場中．電阻均為r=0.1Ω、質(zhì)量分別為m1=0.3kg和 m2=0.5kg的兩金屬棒ab、cd平行的擱在導軌上，現(xiàn)固定棒ab，讓cd在水平恒力F=0.8N的作用下，由靜止開始做加速運動，試求：
（1）cd棒兩端哪端電勢高；
（2）當電壓表的讀數(shù)為U=0.2V時，cd棒受到的安培力多大；
（3）棒cd能達到的最大速度vm．
分析：（1）根據(jù)右手定則由磁場方向和切割方向確定電勢高低；
（2）根據(jù)電路知識，當電壓表讀數(shù)為0.2V時可以計算出電路中電流大小，根據(jù)F=BIL求cd棒的安培力大��；
（3）cd棒速度最大時受力剛好平衡，由此展開討論即可．
解答：解（1）根據(jù)右手定則知cd棒中的感應電流方向為從d至c，又因為cd棒切割磁感線相當于電源，所以c端電勢高
（2）∵L1與L2串聯(lián)
∴流過L2的電流為：I=
U
r
=2A      ①
F安=BdI=0.2N                   ②
（3）當L2所受安培力F安=F時，棒有最大速度vm，此時電路中電流為Im．
則：F安=BdIm                    ③
  E=Bdvm④
Im=
E
2r
                          ⑤
由③④⑤得：vm=
2Fr
B2d2
=16m/s
答：（1）c端電勢高
（2）受安培力大小為0.2N；
（3）cd棒最大速度為16m/s．
點評：根據(jù)右手定則判斷切割產(chǎn)生感應電動勢的高低，正確根據(jù)串并聯(lián)電路特點求電流及安培力，知道切割速度最大時cd棒處于受力平衡狀態(tài)這些是解決本題的關鍵．
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，固定于水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動．此時abed構(gòu)成一個邊長為L的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計．開始時磁感應強度為B0．
（1）若保持磁感應強度B0不變，欲使ab在水平外力F作用下向右以v0勻速運動，則F的大小、方向如何？
（2）若從t=0時刻起，磁感應強度均勻增加，每秒增加量為k，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流大小和方向．
（3）在上述（2）的情況下，棒始終保持靜止，當t=t1時，垂直于棒的水平拉力為多大？
（4）若從t=0時刻起，磁感應強度逐漸減小，當棒以恒定速度v向右做勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應電流，則磁感應強度怎樣隨時間變化？（寫出B與t的關系式）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?鹽城三模）如圖所示，固定于水平面的U型金屬導軌abcd，電阻不計，導軌間距L=1.0m，左端接有電阻R=2Ω．金屬桿PQ的質(zhì)量m=0.2Kg，電阻r=1Ω，與導軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2，滑動時保持與導軌垂直．在水平面上建立x0y坐標系，x≥0的空間存在豎直向下的磁場，磁感應強度僅隨橫坐標x變化．金屬桿受水平恒力F=2.4N的作用，從坐標原點開始以初速度v0=1.0m/s向右作勻加速運動，經(jīng)t1=0.4s到達x1=0.8m處，g取10m/s2．
求：
（1）磁感應強度與橫坐標x應滿足的關系；
（2）金屬桿運動到x1處，PQ兩點間的電勢差；
（3）金屬桿從開始運動到B=
3
2
T處的過程中克服安培力所做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行導軌PO、MN，PQ、MN的電阻不計，間距為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強度B=0.2T的勻強磁場中．電阻均為r=0.1Ω，質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒L1、L2平行的擱在光滑導軌上，現(xiàn)固定棒L1，L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由靜止開始做加速運動，試求：
（1）當電壓表的讀數(shù)為U=0.2V時，棒L2的加速度多大？
（2）棒L2能達到的最大速度vm．
（3）若在棒L2達到最大速度vm時撤去外力F，并同時釋放棒L1，分析此后L1，L2各做什么運動？
（4）若固定棒L1，當棒L2的速度為v，且離開棒L1距離為S的同時，撤去恒力F，為保持棒L2做勻速運動，可以采用將B從原值（B0=0.2T）逐漸減小的方法，則磁感應強度B應怎樣隨時間變化（寫出B與時間t的關系式）？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?宿州二模）如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以某一速度向右做勻速運動．t=0時，磁感應強度為B0，此時MN到達的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為L的正方形．為使MN棒中不產(chǎn)生感應電流，從t=0開始，磁感應強度B隨時間t的變化的圖象正確的是（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行導軌PQ、MN，PQ、MN的電阻不計，間距為d=0.5m，PM兩端接有一理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B=0.2T，電阻均為R=0.1Ω、質(zhì)量分別為m1=300g 和m2=500g的兩金屬棒L1、L2平行地擱在光滑的導軌上，現(xiàn)固定L1，L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由靜止開始作加速運動．試求：
（1）當電壓表讀數(shù)為0.2V時棒L2的加速度多大？
（2）棒L2能達到的最大速度？
（3）若在棒L2達到最大速度時撤去恒力F，并同時釋放L1，求L2達到穩(wěn)定的速度？
（4）若固定L1，當L2的速度為v，且離開棒L1距離為s的同時，撤去恒力F，為保持L2作勻速運動，可以采用將B從原值（設為B0）逐漸減少的方法，則該磁場隨時間怎樣變化（寫出B與時間t的關系式）．

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