如圖（a）所示，平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ光滑且足夠長，固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0．25 m，電阻R＝0．5 Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m＝0．1 kg、電阻r＝0．1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0．4 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使其由靜止開始運(yùn)動，理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖（b）所示．
　　
（1）分析證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動；
（2）求金屬桿運(yùn)動的加速度；
（3）寫出外力F隨時間變化的表達(dá)式；
（4）求第2．5 s末外力F的瞬時功率．
（1）見解析　（2）2．4 m/s2�。�3）F＝0．04t＋0．24 N　（4）2．04 W
（1）U＝E·＝，U∝v，因U隨時間均勻變化，故v也隨時間均勻變化，金屬桿做勻加速直線運(yùn)動．
（2）由圖象k＝＝·＝a·則金屬桿運(yùn)動的加速度
a＝＝ m/s2＝2．4 m/s2．
（3）由牛頓第二定律F＝F安＋ma＝BIL＋ma＝＋ma＝0．04t＋0．24（N）．
（4）第2．5 s末外力F的瞬時功率P＝Fv＝（0．04t＋0．24）at＝2．04 W．
答案：（1）見解析�。�2）2．4 m/s2�。�3）F＝0．04t＋0．24 N�。�4）2．04 W
本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律和電路的結(jié)合問題，根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線，以及Ut圖像判斷導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動，由楞次定律求出加速度a
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角為，在其上放置一矩形金屬線框，的邊長，的邊長，線框的質(zhì)量，電阻，線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連，細(xì)線與斜面平行且靠近。重物質(zhì)量，離地面的高度為。斜面上區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場，方向垂直于斜面向上，已知AB到的距離為，到的距離為，到CD的距離為，取。現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動（開始時刻與AB邊重合），發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域，求：
（1）efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
（2）線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
（3）通過計算分析畫出線框從開始運(yùn)動到ab邊與CD邊重合過程中線框的圖象

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，阻值為R的金屬棒垂直放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻不計，勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面。金屬棒從圖示位置ab分別以v和2v的速度沿導(dǎo)軌勻速滑到a1b1位置，則在這兩次過程中
A．回路電流I1：I2=1：2
B．產(chǎn)生熱量Q1：Q2=1：2
C．通過金屬棒任一截面的電荷量q1：q2=1：2
D．外力功率P1：P2=1：2

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，豎直平面內(nèi)有足夠長的金屬導(dǎo)軌，軌距0.2m，金屬導(dǎo)體ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地上下滑動，ab的電阻為0.4Ω，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌ab的質(zhì)量為0.2g，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的磁應(yīng)強(qiáng)度為0.2T，且磁場區(qū)域足夠大，當(dāng)ab導(dǎo)體自由下落0.4s時，突然接通電鍵K，則：

（1）試說出K接通后，ab導(dǎo)體的運(yùn)動情況。
（2）ab導(dǎo)體勻速下落的速度是多少？（g取10m/s2）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（8分）相距為L的兩光滑平行導(dǎo)軌與水平面成θ角放置．上端連接一阻值為R的電阻，其他電阻不計。整個裝置處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab，垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，如圖所示。由靜止釋放導(dǎo)體棒ab，求：

（1）導(dǎo)體棒ab可達(dá)的最大速度vm；
（2）導(dǎo)體棒ab的速度為v=vm/3時的加速度a；
（3）回路產(chǎn)生的最大電功率Pm。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

正方形導(dǎo)體框處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加，變化率為k。導(dǎo)體框質(zhì)量為m、邊長為L，總電阻為R，在恒定外力F作用下由靜止開始運(yùn)動。導(dǎo)體框在磁場中的加速度大小為____________；導(dǎo)體框中感應(yīng)電流做功的功率為____________。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，相距為d的兩水平虛線p1、p2表示方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中的上下邊界，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形abcd的邊長為L（L<d）、質(zhì)量為m、電阻為R，線框處在磁場正上方，ab邊與虛線p1相距h.線框由靜止釋放，下落過程中線框平面始終在豎直平面內(nèi)，線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時的速度和ab邊剛離開磁場時的速度相同.在線框從進(jìn)入到全部穿過磁場的過程中，下列說法正確的是(      )
A．線框克服安培力所做的功為2mgd
B．線框克服安培力所做的功為mgd
C．線框的最小速度一定為
D．線框的最小速度一定為

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

(10分)如圖所示，質(zhì)量為m的單匝正方形線圈，其邊長為L，在距底邊2L的勻強(qiáng)磁場上方由靜止開始自由下落，設(shè)線圈下落過程中線框平面始終位于紙面內(nèi)且底邊保持水平，當(dāng)線框的底邊剛進(jìn)入磁場區(qū)域時，恰能在勻強(qiáng)磁場中做勻速運(yùn)動。若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求：
（1）線圈的電阻多大？
（2）線圈進(jìn)入磁場的過程中單位時間內(nèi)有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示存在范圍足夠大的磁場區(qū)，虛線OO′為磁場邊界，左側(cè)為豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，右側(cè)為豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場區(qū)，B1＝B2＝B.有一質(zhì)量為m且足夠長的U形金屬框架MNPQ平放在光滑的水平面上，框架跨過兩磁場區(qū)，磁場邊界OO′與框架的兩平行導(dǎo)軌MN、PQ垂直，兩導(dǎo)軌相距L，一質(zhì)量也為m的金屬棒垂直放置在右側(cè)磁場區(qū)光滑的水平導(dǎo)軌上，并用一不可伸長的繩子拉住，繩子能承受的最大拉力是F0，超過F0繩子會自動斷裂，已知棒的電阻是R，導(dǎo)軌電阻不計，t＝0時刻對U形金屬框架施加水平向左的拉力F讓其從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動．
(1) 求在繩未斷前U形金屬框架做勻加速運(yùn)動t時刻水平拉力F的大小；繩子斷開后瞬間棒的加速度．
(2) 若在繩子斷開的時刻立即撤去拉力F，框架和導(dǎo)體棒將怎樣運(yùn)動，求出它們的最終狀態(tài)的速度．
(3) 在(2)的情景下，求出撤去拉力F后棒上產(chǎn)生的電熱和通過導(dǎo)體棒的電量．

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