）如圖所示，水平面內(nèi)有兩根互相平行且足夠長(zhǎng)的光滑金屬軌道，它們間的距離L=0.20 m，在兩軌道的左端之間接有一個(gè)R=0.10W的電阻.在虛線OOˊ(OOˊ垂直于軌道)右側(cè)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T.一根質(zhì)量m=0.10 kg的直金屬桿ab垂直于軌道放在兩根軌道上.某時(shí)刻桿ab以v0=2.0 m/s且平行于軌道的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)，同時(shí)在桿上施加一個(gè)水平拉力，使其以a=2.0 m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng).桿ab始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸. 桿ab和軌道的電阻均可忽略.

（1）在金屬桿ab向右運(yùn)動(dòng)的過程中，求桿中的感應(yīng)電流為最大值的時(shí)，水平拉力的功率；

（2）從金屬桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)至速度減為零的過程中，電阻R上發(fā)出的熱量Q=0.13 J，求此過程中水平拉力做的功.

（1）7.5×10-2 W（2）-7.0×10-2 J


解析:

（1）金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度最大，由可知，此時(shí)桿中的感應(yīng)電流也最大.

當(dāng)速度減至m/s時(shí)，電流為最大值的，即  A

   此時(shí)桿ab所受的安培力

N，方向水平向左

設(shè)桿ab所受的水平拉力為F，根據(jù)牛頓第二定律

F安+F = ma

F = ma - F安 = 0.15 N，方向水平向左

此時(shí)施加在桿ab上的水平拉力的功率

= 7.5×10-2 W

   （2）金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)后，一直受到安培力和水平拉力的共同作用而做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直至速度為零.設(shè)此過程中安培力做功為W安，拉力做功為W，則由動(dòng)能定理得

       

其中克服安培力做功的數(shù)值等于電阻R上發(fā)出的熱量Q，即-W安=Q，所以

= -7.0×10-2 J

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?宜昌模擬）如圖所示，水平面內(nèi)的平行導(dǎo)軌左端連有一個(gè)電源，其電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r．有一根導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置，其質(zhì)量為m，電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．整個(gè)導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與水平面成θ的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，求棒受到的摩擦力大小和棒對(duì)軌道的壓力大小．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直．阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好．t=0時(shí)，將開關(guān)S由1擲到2．若分別用U、F、q和v表示電容器兩端的電壓、導(dǎo)體棒所受的安培力、通過導(dǎo)體棒的電荷量和導(dǎo)體棒的速度．則下列圖象表示這些物理量隨時(shí)間變化的關(guān)系中可能正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端與電阻R相連接，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，一定質(zhì)量的金屬棒垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌接觸良好．若對(duì)金屬棒施加一個(gè)水平向右的外力F，使金屬棒從a位置由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)并依次通過位置b和c．若導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)，a到b與b到c的距離相等，則下列關(guān)于金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中的說法正確的是（　　）
A、在從a到b與從b到c的兩個(gè)過程中，通過電阻R的電量之比為1：1B、在從a到b與從b到c的兩個(gè)過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量之比為1：1C、金屬棒通過b、c兩位置時(shí)，電阻R消耗的功率之比為1：2D、金屬棒通過b、c兩位置時(shí)，外力F做功的功率之比為1：2

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)有兩根互相平行且足夠長(zhǎng)的光滑金屬軌道，它們間的距離L=0.20m，在兩軌道的左端之間接有一個(gè)R=0.10Ω的電阻．在虛線OO′（OO′垂直于軌道）右側(cè)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T．一根質(zhì)量m=0.10kg的直金屬桿ab垂直于軌道放在兩根軌道上．某時(shí)刻桿ab以v0=2.0m/s且平行于軌道的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)，同時(shí)在桿上施加一個(gè)水平拉力，使其以a=2.0m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．桿ab始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸．桿ab和軌道的電阻均可忽略．
（1）請(qǐng)你通過計(jì)算判斷，在金屬桿ab向右運(yùn)動(dòng)的過程中，桿上所施加的水平拉力的方向；
（2）在金屬桿ab向右運(yùn)動(dòng)的過程中，求桿中的感應(yīng)電流為最大值的
14
時(shí)，水平拉力的大�。�
（3）從金屬桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)至速度減為零的過程中，電阻R上發(fā)出的熱量Q=0.13J，求此過程中水平拉力做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，水平面內(nèi)一段通電直導(dǎo)線平行于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，當(dāng)導(dǎo)線以左端點(diǎn)為軸在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)過90°時(shí)（如圖中虛線所示），導(dǎo)線所受的安培力（　　）
A、大小不變B、大小由零逐漸增大到最大C、大小由零先增大后減小D、大小由最大逐漸減小到零

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