（12分）如圖所示，兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R、長度均為l的導體棒a、b，用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的、不可伸長的柔軟長直導線連接后，b放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上，a靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上；兩根導體棒均與桌子邊緣平行。整個空間存在水平向右的勻強磁場，磁感應強度為B。開始時兩棒靜止，自由釋放后開始運動，導體棒a在落地前就已勻速運動，此時導體棒b仍未離開桌面。已知兩條導線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直狀態(tài)，導線與桌子側(cè)棱間無摩擦。

（1）試求導體棒勻速運動時的速度大小。

（2）從自由釋放到剛勻速運動的過程中，若通過導體棒橫截面的電荷量為q，求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱。

 

【答案】

(1)   (2)

【解析】

試題分析：（1）設(shè)導體棒勻速運動時的速度為v，導體棒a切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E，則：

對a棒：E=Blv                      1分

F安=BIl                      1分

                     1分

mg=F安                      1分

聯(lián)立解得：                   1分

（2）從自由釋放到剛勻速運動的過程中，設(shè)a棒下降的高度為h，則：

回路中磁通量的變化量為：              1分

回路中產(chǎn)生的感應電動勢的平均值為：         1分

回路中產(chǎn)生的感應電流的平均值為：          1分

通過導體棒橫截面的電荷量為：           1分

系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為：          2分

聯(lián)立以上各式解得：           1分

考點：法拉第電磁感應定律；能量守恒定律．

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?福州模擬）如圖所示，兩根質(zhì)量均為m=2kg的金屬棒垂直地放在光滑的水平導軌上，左右兩部分導軌間距之比為1：2，導軌間有大小相等但左右兩部分方向相反的勻強磁場，CD棒電阻為AB棒電阻的兩倍，不計導軌電阻，今用250N的水平力F向右拉CD棒，在CD棒運動0.5m的過程中，兩棒上產(chǎn)生的焦耳熱共為45J，此時CD棒速率為8m/s，立即撤去拉力F，設(shè)導軌足夠長且兩棒始終在不同磁場中運動，求：
（1）撤去拉力F瞬間AB棒速度vA；
（2）兩棒最終勻速運動的速度vA′和vC′．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根質(zhì)量均為2 kg的金屬棒ab、cd靜止放在光滑的水平導軌上，左、右兩部分導軌間距之比為1：2，導軌間有強度相等、方向相反的勻強磁場，兩棒的電阻之比Rab∶Rcd＝1：2，導軌足夠長且電阻忽略不計。若用250 N的水平力向右拉cd棒，在cd棒開始運動0.5m的過程中，cd棒上產(chǎn)生的焦耳熱為30 J，cd棒運動0.5m后立即撤去拉力，這時兩棒速度大小之比vab：vcd＝1：2，求：

（1）撤去外力時兩棒的速度是多大？

（2）電路中產(chǎn)生的總的焦耳熱是多少？

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科目：高中物理 來源：廣西自治區(qū)模擬題 題型：計算題

如圖所示，兩根質(zhì)量均為0.1 kg完全相同的導體棒a、b，用絕緣輕桿相連置于由金屬導軌PQ、MN架設(shè)的斜面上。已知斜面傾角θ為53°，a、b導體棒的間距是PQ、MN導軌間間距的一半，導軌間分界線OO′以下有方向垂直斜面向上的勻強磁場。當a、b導體棒沿導軌下滑時，其下滑速度v與時間的關(guān)系圖像如下圖所示。若a、b導體棒接入電路的電阻均為1Ω，其它電阻不計，取g＝10 m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，試求：
（1）PQ、MN導軌的間距d；
（2）a、b導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)；
（3）勻強磁場的磁感應強度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根質(zhì)量均為m=2kg的金屬棒垂直地放在光滑的水平導軌上，左右兩部分導軌間距之比為1∶2，導軌間有大小相等但左右兩部分方向相反的勻強磁場，CD棒電阻為AB棒電阻的兩倍，不計導軌電阻，今用250N的水平力F向右拉CD棒，在CD棒運動0.5m的過程中，兩棒上產(chǎn)生的焦耳熱共為45J，此時CD棒速率為8m/s，立即撤去拉力F，設(shè)導軌足夠長且兩棒始終在不同磁場中運動，求：

   （1）撤去拉力F瞬間AB棒速度vA；

   （2）兩棒最終勻速運動的速度vA′和vC′。

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