如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1m，定值電阻R1=4Ω，R2=2Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=1kg的金屬桿，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)用一拉力F沿水平方向拉桿，使金屬桿由靜止開始運(yùn)動(dòng)．圖乙所示為通過(guò)R1中的電流平方隨時(shí)間變化的I12-t圖線，求：
（1）5s末金屬桿的動(dòng)能；
（2）5s末安培力的功率
（3）5s內(nèi)拉力F做的功．
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（1）根據(jù)切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等于 R1兩端的電壓得，E=BLv=I1R1，
v=
I1R1
BL
=
0.2
×4
0.8×1
m/s=5
0.2
 m/s，
則動(dòng)能Ek=
1
2
mv2=2.5J；
（2）通過(guò)金屬桿的電流I=3I1=3
0.2
A，
金屬桿所受的安培力FA=BIL=2.4
0.2
N，
  則PA=FAv=2.4W；
（3）根據(jù)圖線，I12t即為圖線與時(shí)間軸包圍的面積，所以WA=3I12R1t=3×
1
2
×5×0.2×4=6 J
又根據(jù)動(dòng)能定理得，WF-WA=Ek，得WF=WA+Ek=8.5 J．
答：（1）5s末金屬桿的動(dòng)能為2.5J．
（2）5s末安培力的功率為2.4W．
（3）5s內(nèi)拉力F做的功為8.5J．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大��；
（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；
（3）如果水平外力從靜止開始拉動(dòng)桿2s所做的功W=0.35J，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.4Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式；
（2）求第2s末外力F的大小；
（3）如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J，求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大��；
（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面間的傾角θ=30°，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻．開始時(shí)，導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面向下．現(xiàn)拆除對(duì)金屬桿ab的約束，同時(shí)用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab，使之由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)．電壓采集器可將其兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
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求：
（1）在t=2.0s時(shí)通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；
（2）金屬桿在2.0s內(nèi)通過(guò)的位移；
（3）2s末拉力F的瞬時(shí)功率．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．
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求：（1）運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系式；
（2）金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度；
（3）第5秒末外力F的功率．

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