（18分）如圖所示，固定位置在同一水平面內的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中。一質量為m（質量分布均勻）的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為�，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導軌保持垂直）。設桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計，重力加速度大小為g。

求（1）此過程桿的速度最大值Vm；
（2）此過程流過電阻R的電量。

（1）  （2）

解析試題分析：（1）桿速度最大時，切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢
桿和導軌以定值電阻組成閉合回路的電流
金屬桿受到水平向左的安培力
豎直方向受到重力和支持力平衡，支持力
桿向左運動受到的滑動摩擦力
速度最大時即加速度等于0，拉力、安培力、滑動摩擦力三力合力等于0即
整理得
（2）流過電路的電荷量
考點：電磁感應中的能量轉化；安培力；導體切割磁感線時的感應電動勢．
點評：導體棒在切割磁感線后產(chǎn)生感應電流，從而出現(xiàn)安培力，然而安培力是與速度有關的特殊力．故棒是做加速度在減小的加速運動直到勻速．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖，一質量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過�，F(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置Ⅱ，設環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則：

A． B．
C． D．

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

如圖所示電路，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，則(   )

A．S閉合瞬間．A、B同時亮，然后A逐漸變暗到熄滅，B變得更亮；S斷開瞬間，A亮一下才熄滅，B立即熄滅
B．S閉合瞬間，LA很亮，LB逐漸亮；S斷開瞬間，LA逐漸熄滅，LB立即熄滅
C．S閉合瞬間，LA、LB同時亮，然后LA熄滅，LB亮度不變；S斷開瞬間，LA亮一下才熄滅，LB立即熄滅；
D．S閉合瞬間，LA不亮，LB很亮；S斷開瞬間，LA、LB立即熄滅

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（20分）如圖（a）所示，兩條間距為h的水平虛線之間存在方向水平向里的勻強磁場，磁感應強度大小按圖（b）中B-t圖象變化（圖中Bo已知）。現(xiàn)有一個“日”字形剛性金 屬，線框ABCDEF，它的質量為m，EF中間接有一開關S，開關S閉合時三條水平邊框的電阻均為R，其余各邊電阻不計。AB=CD=EF=L，AD=DE=h。用兩根輕質的絕緣細線把線框豎直懸掛住，AB邊恰好在磁場區(qū)域M1 N1和M2N2的正中間，開始開關S處于斷開狀態(tài)。t0（未知）時刻細線恰好松弛，此后閉合開關同時剪斷兩根細線，當CD邊剛進入磁場上邊界Mi Ni時線框恰好做勻速運動（空氣阻力不計）。求：
（1）t0的值；
（2）線框EF邊剛離開磁場下邊界M2N2時的速度；
（3）從剪斷細線到線框EF邊離開磁場下邊界M2N2的過程中金屬線框中產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示（俯視），MN和PQ是兩根固定在同一水平面上的足夠長且電阻不計的平行金屬導軌．兩導軌間距為L=0.2m，其間有一個方向垂直水平面豎直向下的勻強磁場B1=5.0T。導軌上NQ之間接一電阻R1=0.40，阻值為R2=0.10的金屬桿垂直導軌放置并與導軌始終保持良好接觸。兩導軌右端通過金屬導線分別與電容器C的兩極相連。電容器C緊靠著帶小孔a（只能容一個粒子通過）的固定絕緣彈性圓筒。圓筒內壁光滑，筒內有垂直水平面豎直向下的勻強磁場B2，O是圓筒的圓心，圓筒的內半徑為r=0.40m。

（1）用一個大小恒為10N，平行于MN水平向左的外力F拉金屬桿，使桿從靜止開始向左運動求：當金屬桿最終勻速運動時桿的速度大��；
（2）當金屬桿處于（1）問中的勻速運動狀態(tài)時，電容器C內緊靠極板且正對a孔的D處有一個帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電容器C加速后從a孔垂直磁場B2并正對著圓心O進入筒中，該帶電粒子與圓筒壁碰撞四次后恰好又從小孔a射出圓筒。已知粒子的比荷q/m=5×107（C/kg），該帶電粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞時電量和能量都不損失，不計粒子重力和空氣阻力，則磁感應強度B2多大（結果允許含有三角函數(shù)式）。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(15分) 如圖所示，相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ與水平面的夾角為θ， N、Q兩點間接有阻值為R的電阻。整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下。將質量為m、阻值也為R的金屬桿ab垂直放在導軌上，桿ab由靜止釋放，下滑距離x時達到最大速度。重力加速度為g，導軌電阻不計，桿與導軌接觸良好。求：
⑴桿ab下滑的最大加速度；
⑵桿ab下滑的最大速度；
⑶上述過程中，桿上產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖所示，abcd是一邊長為l的勻質正方形導線框，總電阻為R，今使線框以恒定速度v水平向右穿過方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域．已知磁感應強度為B，磁場寬度為3l，求線框在進入磁場區(qū)和穿出磁場區(qū)兩個過程中a b兩點間電勢差的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖，兩根相距l(xiāng)=1m平行光滑長金屬導軌電阻不計，被固定在絕緣水平面上，兩導軌左端接有R=2Ω的電阻，導軌所在區(qū)域內加上與導軌垂直、方向相反的磁場，磁場寬度d相同且為0.6m，磁感應強度大小B1=T、B2=0.8T�，F(xiàn)有電阻r=1Ω的導體棒ab垂直導軌放置且接觸良好，當導體棒ab以m/s從邊界MN進入磁場后始終作勻速運動，求：

⑴導體棒ab進入磁場B1時拉力的功率；
⑵導體棒ab經(jīng)過任意一個B2區(qū)域過程中通過電阻R的電量；
⑶導體棒ab勻速運動過程中電阻R兩端的電壓有效值。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(16分)2010 年上海世博會某國家館內，有一“自發(fā)電”地板，利用游人走過此處，踩踏地板發(fā)電．其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖⑴所示，裝置的主要結構是一個截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，無摩擦地套在磁場方向呈輻射狀的永久磁鐵槽中．磁場的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖⑵為橫截面俯視圖．輕質地板四角各連接有一個勁度系數(shù)為k的復位彈簧(圖中只畫出其中的兩個)，輕質硬桿P將地板與線圈連接，從而帶動線圈上下往返運動(線圈不發(fā)生形變)，便能發(fā)電．若線圈所在位置磁感應強度大小為B，線圈的總電阻為R0，現(xiàn)用它向一個電阻為R的小燈泡供電．為便于研究，將某人走過時對板的壓力使線圈發(fā)生的位移x隨時間t變化的規(guī)律簡化為圖⑶所示．(彈簧始終處在彈性限度內，取線圈初始位置x＝0，豎直向下為位移的正方向)求：

⑴0～t0時間內線圈中感應電流的大小及方向；
⑵t＝t0/2時地板受到的壓力；
⑶人踩踏一次地板所做的功．

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