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18.如圖所示,寬度為L(zhǎng)=0.2m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=1.0Ω的電阻.導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.2T.一根質(zhì)量為m=10g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌始終接觸良好,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì).現(xiàn)用垂直MN的水平拉力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng),速度為v=5.0m/s,在運(yùn)動(dòng)過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直.求:
(1)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大��;
(2)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小I;
(3)作用在導(dǎo)體棒上拉力的大小F;
(4)當(dāng)導(dǎo)體棒移動(dòng)50cm時(shí)撤去拉力,求整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.

分析 (1)由E=BLv求出導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
(2)由歐姆定律求出感應(yīng)電流;
(2)由F=BIL求出導(dǎo)體棒受到的安培力,然由平衡條件求出拉力;
(3)由焦耳定律求出導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱,由能量守恒定律求出撤去拉力后產(chǎn)生的焦耳熱,然后求出整個(gè)過程的焦耳熱.

解答 解:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv=0.2×0.2×5V=0.2V
(2)感應(yīng)電流為:I=ER=0.21=0.2A
(3)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),安培力與拉力平衡
則F=BIL=0.2×0.2×0.2N=8×10-3N        
(4)導(dǎo)體棒移動(dòng)50cm的時(shí)間為:t=lv=0.55=0.1s
根據(jù)焦耳定律:Q1=I2R t  或Q1=Fs
Q1=0.004J
根據(jù)能量守恒:
Q2=12mv2=12×0.01×52=0.125J
電阻R上產(chǎn)生的熱量:Q=Q1+Q2
 解得Q=0.129J      
答:
(1)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小為0.2V.
(2)在閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小是0.2 A;
(3)作用在導(dǎo)體棒上的拉力的大小是8×10-3N;
(4)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.129J.

點(diǎn)評(píng) 本題難度不大,熟練應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題,最后一問是本題的易錯(cuò)點(diǎn),要對(duì)兩個(gè)階段分別求焦耳熱.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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8.一個(gè)物體受到4N的力,產(chǎn)生的加速度為2m/s2要使它產(chǎn)生6m/s2的加速度,需要施加多大的力?

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9.關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所獲得的能量,下列說法正確的是( �。�
A.與加速器的半徑有關(guān),半徑越大,能量越大
B.與加速器的磁場(chǎng)有關(guān),磁場(chǎng)越強(qiáng),能量越大
C.與加速器的電場(chǎng)有關(guān),電場(chǎng)越強(qiáng),能量越大
D.與帶電粒子的質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大,能量越大

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6.如圖所示,水平放置兩平行金屬導(dǎo)軌,相距0.25米,電池的電動(dòng)勢(shì)為6V(內(nèi)阻不計(jì)),電阻r=5Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下,電鍵K閉合,橫放在導(dǎo)軌的金屬棒在磁場(chǎng)力作用下,由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),設(shè)金屬棒和導(dǎo)軌之間滑動(dòng)摩擦力為f=0.15N,為了使金屬棒的運(yùn)動(dòng)速度最大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多大?此情形下棒的最大速度是多少?

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13.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上,放置兩塊直徑為2L的同心半圓形金屬板A、B,兩板間的距離很近,半圓形的金屬板A、B左邊有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1,半圓形金屬板A、B之間存在電場(chǎng),兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度可認(rèn)為大小處處相等、方向都指向O.現(xiàn)從正對(duì)A、B板間隙,到兩板的一端距離為d處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的微粒(不計(jì)重力),此微粒恰能在兩板間運(yùn)動(dòng)而不與板發(fā)生相互作用.求:
(1)微粒剛進(jìn)入兩板間的速度大��;
(2)半圓形金屬板A、B之間的電場(chǎng)強(qiáng)度E2的大�。�

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3.教室里有同學(xué)利用磁性黑板玩游戲,現(xiàn)將游戲簡(jiǎn)化如圖所示,黑板高為H,可視為質(zhì)點(diǎn)的小磁鐵質(zhì)量為m,以速度v豎直向上拋出,小磁鐵與黑板正對(duì)時(shí),受到的吸引力可近似為恒力F,方向指向黑板,拋出點(diǎn)與黑板下沿等高且水平距離為L(zhǎng),若磁鐵在上升過程中恰好被吸在黑板的上沿(設(shè)磁鐵碰到黑板即被吸住,不考慮反彈),F(xiàn)、H、m及重力加速度g為已知量,問:
(1)請(qǐng)寫出拋出速度v與水平距離L的關(guān)系式;
(2)L取多大時(shí)有最小的拋出速度v0,最小的速度v0為多少?

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10.在傾角為30°的斜面上放著一個(gè)質(zhì)量M=2 kg的物體A,由輕繩與質(zhì)量為m物體B相連,如圖所示.已知A與斜面的動(dòng)摩擦因素μ=0.1.(g取10N/kg)求:
(1)當(dāng)A物體勻速下滑時(shí)B的質(zhì)量;
(2)當(dāng)A物體勻速上滑時(shí)B的質(zhì)量.

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7.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界CD和EF相互平行,寬度為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一帶負(fù)電粒子垂直磁場(chǎng)方向射入,入射方向與CD邊界夾角為θ=π3,已知粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,不計(jì)粒子重力.
(1)若粒子垂直邊界EF射出磁場(chǎng),求粒子運(yùn)動(dòng)的速率和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(2)若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與邊界EF相切,則粒子的速率為多大?

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8.如圖所示,楔形木塊質(zhì)量為m,放在傾角θ的斜面上,已知木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ),今用水平力F推木塊,木塊恰好沿斜面向上作勻速運(yùn)動(dòng)(斜面保持靜止).試求推力的大小.

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