如圖甲所示，固定在絕緣水平地面上的平行金屬導軌間距為L1=0.5m，左端用導線相連．質量為m=0.1kg，電阻為R=0.1Ω的金屬棒ab垂直導軌靜止在導軌平面上，金屬棒ab與導軌左端的距離L2=0.8m，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)均為0.75，導與線導軌的電阻均不計．現(xiàn)將整個裝置置于垂直于軌道平面豎直向上的磁場中，磁感應強度隨時間的變化關系如圖乙所示．設金屬棒與導軌間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，忽略金屬棒與導軌上電流之間的相互作用，g=10m/s2．求：
（1）金屬棒未出現(xiàn)滑動之前，通過金屬棒ab中電流的大小和方向；
（2）從t=0時刻開始到金屬棒剛要發(fā)生滑動的過程中，金屬棒產(chǎn)生的熱量．
（1）由圖象可知磁場變化率為：
△B
△t
=
0.5
1
T/s=0.5T/s
由法拉第電磁感應定律可知：E=N
△?
△t
=N
△B?S
△t
=
△B
△t
L1L2=0.5×0.5×0.8V=0.2V
通過金屬棒ab的電流為：I=
E
R
=
0.2
0.1
A=2A
由右手定則可知，電流方向由b向a．
（2）金屬棒剛要滑動時，由平衡條件可知：μmg=BIL1
由圖象可知：B=
△B
△t
t=0.5t
由焦耳定律可知，金屬棒上產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=IR
μmg
0.5L1
=2×0.1×
0.75×0.1×10
0.5×0.5
J=0.9J
答：（1）金屬棒未出現(xiàn)滑動之前，通過金屬棒ab中電流的大小為2A，方向由b向a；
（2）從t=0時刻開始到金屬棒剛要發(fā)生滑動的過程中，金屬棒產(chǎn)生的熱量為0.9J．
練習冊系列答案
相關習題

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如圖所示，空間存在水平垂直紙面向里的高度為a的有界勻強磁場，磁場邊界水平，磁感應強度大小為B．一個邊長為2a、質量為m的正方形線框ABCD，AB邊電阻為R1，CD邊電阻為R2，其它兩邊電阻不計，從距離磁場上邊界某一高度處自由下落AB邊恰能勻速通過磁場，則（　�。�
A．線框勻速運動的速度為
mg(R1+R2)
4B2α2
B．線框勻速運動時，AB邊消耗的電功率為
m2g2R1
4B2α2
C．線框通過磁場的整個過程中，電流先沿順時針方向，后沿逆時針方向
D．從開始到AB邊剛好進入磁場的過程中，通過線框橫截面的電荷量為
Bα2
R1+R2

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如圖所示，在磁感應強度為0.6T的勻強磁場中，長為0.5m、電阻為1Ω的導體棒ab放置在水平的光滑金屬框上，如圖所示．導體棒ab在外力作用下以10m/s的速度向右勻速滑動，已知電容C=2μF，電阻R1=5Ω，其余電阻忽略不計，求：
（1）ab棒哪端的電勢高？ab棒中的電動勢的大��？
（2）為使ab棒勻速運動，外力的大小及其機械功率？
（3）電容器的電量？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，電阻r=0.1Ω的導體棒ab沿光滑的導線框向右做勻速運動，線框左端接有電阻R=0.4Ω，線框放在磁感應強度B=0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框所在平面，導體棒ab的長度L=0.4m，運動速度v=5.0m/s．線框的電阻不計．
（1）電源的電動勢（即產(chǎn)生的感應電動勢）為多少？電路abcd中的電流為多少？
（2）求導體ab所受的安培力的大小，并判斷其方向．
（3）外力做功的功率是多少？
（4）電源的功率為多少？電源內(nèi)部消耗的功率是多少？外部電阻R消耗的功率是多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，是一個水平放置的導體框架．寬度L﹦1.00m，接有電阻R﹦0.50Ω，磁感應強度B﹦0.40T，方向如圖所示，今有導體棒ab橫放在框架上，并能無摩擦地沿擦地滑動，框架及導體棒ab的電阻不計，當ab以V﹦4.0m/s的速度向右勻速滑動時，試求：
（1）導體棒ab上的感應電動勢E的大�。�
（2）電路中感應電流I的大�。�
（3）要維持棒ab勻速運動，外力F應為多大．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

在如甲、乙、丙三圖中，除導體棒ab可動外，其余部分均固定不動，甲圖中的電容器C原來不帶電，丙圖中的直流電源電動勢為E，除電阻R外，導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽略，導體棒和導軌間的摩擦也不計．圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向下的勻強磁場中，導軌足夠長．今給導體棒ab一個向右的相同初速度v0，以下說法正確的是（　　）
A．在導體棒剛開始運動時，甲、乙、丙三種情況中通過電阻R的電流相同
B．三種情形下導體棒ab最終都將靜止
C．最終只有乙中導體棒ab靜止，甲、丙中導體棒ab都將作勻速直線運動
D．在導體棒ab運動的全部過程中，三個電阻R產(chǎn)生的熱量大小是Q甲＞Q乙＞Q丙

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，AB、CD是兩根足夠長的光滑固定平行金屬導軌，兩導軌間的距離為L，導軌平面與水平面的夾角為θ，在整個導軌平面內(nèi)都有垂直于導軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感應強度未知，在導軌的AC端連接一個阻值為R的電阻，一根質量為m、垂直于導軌放置的金屬棒ab，（金屬棒的阻值也為R）從靜止開始沿導軌下滑，已知金屬棒下滑過程中的最大速度為vm（導軌電阻不計）．
（1）求該勻強磁場的磁感應強度B的大��；
（2）若金屬棒從靜止開始下滑到金屬棒達最大速度時金屬棒沿斜面下滑的距離是d，求該過程中金屬導軌與金屬棒所形成的回路產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

兩根平行金屬導軌固定傾斜放置，與水平面夾角為370，相距d=0.5m，a、b間接一個電阻R，R=1.5Ω．在導軌上c、d兩點處放一根質量m=0.05kg的金屬棒，bc長L=1m，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．金屬棒與導軌接觸點間電阻r=0.5Ω，金屬棒被兩個垂直于導軌的木樁頂住而不會下滑，如圖1所示．在金屬導軌區(qū)域加一個垂直導軌斜向下的勻強磁場，磁場隨時間的變化關系如圖2所示．重力加速度g=10m/s2．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：

（1）0～1.0s內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應電動勢大�。�
（2）t=0時刻，金屬棒所受的安培力大小．
（3）在磁場變化的全過程中，若金屬棒始終沒有離開木樁而上升，則圖2中t0的最大值．
（4）通過計算在圖3中畫出0～t0max內(nèi)金屬棒受到的靜摩擦力隨時間的變化圖象．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，用均勻導線做成的正方形線框每邊長為0.2m，正方形的一半放在和紙面垂直向里的勻強磁場中．當磁場以20T/s的變化率增強時，線框中點a、b兩點間的電勢差Uab是（　�。�
A．0.2V B．-0.2V C．0.4V D．-0.4

 

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