如圖所示，相距為L的兩條足夠長光滑平行金屬導軌固定在水平面上，導軌由兩種材料組成．PG右側部分單位長度電阻為r0，且PQ=QH=GH=L．PG左側導軌與導體棒電阻均不計．整個導軌處于勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下，磁感應強度為B．質量為m的導體棒AC在恒力F作用下從靜止開始運動，在到達PG之前導體棒AC已經(jīng)勻速．
（1）求當導體棒勻速運動時回路中的電流；
（2）若導體棒運動到PQ中點時速度大小為v1，試計算此時導體棒加速度；
（3）若導體棒初始位置與PG相距為d，運動到QH位置時速度大小為v2，試計算整個過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱．
（1）導體棒勻速運動時拉力與安培力平衡，根據(jù)平衡條件得：F=BIL，
得：I=
F
BL

（2）導體棒運動到PQ中點時速度大小為v1，產(chǎn)生的感應電動勢為：E=BLv1
閉合回路中總電阻為：R=2Lr0
感應電流為：I=
E
R

導體棒AC所受安培力大小為：FA=BIL
聯(lián)立得：FA=
B2L2v1
2Lr0
=
B2Lv1
2r0

根據(jù)牛頓第二定律得：F-
B2Lv1
2r0
=ma
則得：a=
F
m
-
B2Lv1
2mr0

（3）根據(jù)能量守恒定律得：Q=F（d+L）-
1
2
m
v22

答：（1）當導體棒勻速運動時回路中的電流為
F
BL
；
（2）計算此時導體棒加速度為
F
m
-
B2Lv1
2mr0
；
（3）整個過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱為F（d+L）-
1
2
m
v22
．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示，兩根光滑的金屬導軌MN、M′N′平行固定于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l=0.50m，電阻不計．M、M′間接有阻值R=1.6Ω的電阻．金屬棒ab垂直于導軌放置．導軌處于磁感應強度B=0.20T、方向豎直向下的勻強磁場中．金屬棒ab在外力作用下向右勻速運動，速度v=10m/s，運動過程中金屬棒ab與導軌保持良好接觸．已知金屬棒ab接入電路部分的阻值r=0.40Ω．求：
（1）金屬棒ab中電流I的大小和方向；
（2）1min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

圖中T是繞有兩組線圈的閉合鐵芯，線圈的繞向如圖所示，金屬棒ab可在兩平行的金屬導軌上沿導軌滑行，勻強磁場方向垂直紙面向里，若電流計中有向上的電流通過，則ab棒的運動可能是（　�。�
A．向左勻加速運動B．向左勻減速運動
C．向右勻減速運動D．向右勻加速運動

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，一寬L=10cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里，一長為3L、寬為L的長方形導線框處于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v=10cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取導線框剛進入磁場的時刻為t=0，逆時針為電流的正方向，下面的圖線中，能反映感應電流隨時間變化規(guī)律的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

兩光滑水平軌道放置勻強磁場中，磁場與導軌所在平面垂直，金屬棒ab可沿導軌自由移動，導軌左端M、P接一定值電阻，金屬棒和導軌電阻均不計，現(xiàn)將金屬棒沿導軌由靜止向右拉，若保持拉力F恒定，經(jīng)時間t1后速度為v，金屬棒受到的磁場力為F1，加速度為a1，最終以速度2v做勻速運動；若保持拉力的功率不變，經(jīng)過時間t2后，速度為v，金屬棒受到的磁場力為F2，最終也以2v的速度做勻速運動．則（　�。�
A．t1＞t2B．t1=t2C．F1=F2D．F=2F2

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，勻強磁場中放置有固定的abc金屬框架，導體棒ef在框架上勻速向右平移，框架和棒所用材料、橫截面積均相同，摩擦阻力忽略不計．那么在ef，棒脫離框架前，保持一定數(shù)值的物理量是（　�。�
A．ef棒所受的拉力B．電路中的磁通量
C．電路中的感應電流D．電路中的感應電動勢

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示，兩根足夠長的平行導軌處在與水平方向成θ角的斜面上，θ=370，導軌電阻不計，間距L=0.3m．在斜面上加有磁感應強度B=1T、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場．導軌底端接一個阻值R=1Ω的電阻．質量m=1kg、電阻r=2Ω的金屬棒ab橫跨在平行導軌間，棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，金屬棒從距底端高為h1=2.0m處以平行于導軌向上的初速度v0=10m/s上滑，滑至最高點時高度為h2=3.2m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．
（1）求ab棒上升至最高點的過程中，通過電阻R的電量q和電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q．
（2）若ab棒固定在導軌上的初始位置，磁場按圖乙所示規(guī)律變化（2.5×10-2～7.5×10-2s內(nèi)是正弦規(guī)律變化），電阻R在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q=5J，取π2=10，求B0．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，導體棒AB在金屬框上向右運動；以下說法正確的是（　　）
A．AB中有電流，方向由A向B
B．AB中有電流，方向由B向A
C．AB中有電流，方向時而由A向B，時而由B向A
D．AB中無電流

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在傾角θ=30°，相距L=1m的光滑軌道上端連有一電阻R=9Ω，整個軌道處于垂直軌道方向的磁感應強度B=1T的勻強磁場中，現(xiàn)在軌道上由靜止釋放一質量m=100g，電阻r=lΩ的金屬棒，當棒下滑s=5m時恰好達到最大速度，不計導軌電阻．求：
（1）棒下滑的最大速度．
（2）電路在這個過程中產(chǎn)生的熱量．

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