如圖所示，在豎直平面內(nèi)一足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L1=0.4m，放置在磁感應(yīng)強度為B1=5T的勻強磁場中，磁場方向垂直于軌道平面向里，一質(zhì)量為m=0.8kg的金屬棒ab，垂直于MN、PQ緊貼在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好，其接入在導(dǎo)軌間的電阻r=1Ω。金屬導(dǎo)軌上端連接右側(cè)的電路。R1=1.0Ω，R2=1.5Ω。R2兩端通過細導(dǎo)線連接質(zhì)量M=0.12kg的正方形金屬框cdef，正方形邊長L2=0.2m，每條邊的電阻r0=1.0Ω，金屬框處在一方向垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度B2=3T的勻強磁場中�，F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，不計其他電阻及摩擦，g取10m/s2。

（1）將K斷開，求棒下滑過程中達到的最大速率vm以及速率達到0.5vm時棒的加速度大小；
（2）將開關(guān)K閉合后，從棒釋放到細導(dǎo)線剛好沒有拉力的過程中，棒上產(chǎn)生的電熱為2J，求此過程棒下滑的h。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（1）（2）

試題分析：（1）當(dāng)棒達到最大速度時加速度為0，將做勻速運動，則有受力平衡，，
由閉合電路歐姆定律得：
由電磁感應(yīng)定律得：，解得：
當(dāng)棒下落速度達到時，再對棒進行受力分析由牛頓運動定律有：， 
解得：，
（2）正方形線框進行受力分析，導(dǎo)線剛好沒有拉力時線框受重力和安培力相等，設(shè)流過正方形線框的電流為，
線框受重力和安培力相等 ，
方形線框cd兩端的電阻 ，
兩端的電壓 ，
線框和的總電阻 ，
電路中的總電流
由閉合電路歐姆定律得：
又由法拉第電磁感應(yīng)定律得：
代入數(shù)據(jù)得：
設(shè)棒產(chǎn)生的內(nèi)能為Q1，外電路的電能為Q2，由能量守恒得：
，
代入數(shù)據(jù)得：
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：單選題

閉合線圈放在磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，因磁場變化而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，則（　�。�
A．穿過線圈的磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大
B．穿過線圈的磁通量變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大
C．穿過線圈的磁通量變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大
D．穿過線圈的磁感線條數(shù)越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，磁感應(yīng)強度的方向垂直于軌道平面斜向下，當(dāng)磁場從零均勻增大時，金屬桿ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則金屬桿受到的靜摩擦力將     （   ）
A．逐漸增大
B．逐漸減小
C．先逐漸增大，后逐漸減小
D．先逐漸減小，后逐漸增大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

距地面某一高度處在水平面內(nèi)固定一個閉合導(dǎo)線環(huán)，在它的正上方距地h高處有一質(zhì)量為m、豎直放置的小條形磁鐵，將其釋放做初速為零的下落運動，剛好不接觸地穿過導(dǎo)線環(huán)，落地前的瞬時速度為V．如果忽略空氣阻力，則（　�。�
A．V=
2gh
B．
1
2
mv2=mgh
C．導(dǎo)體環(huán)獲得的電能E電=
1
2
mv2-mgh
D．導(dǎo)體環(huán)增加的內(nèi)能△E內(nèi)=mgh-
1
2
mv2

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，質(zhì)量為m，高為h的矩形線框自某一高度自由下落后，通過一寬度也為h的勻強磁場，則線框通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱：（　　）
①可能等于2mgh
②可能大于2mgh
③可能小于2mgh
④可能為零．
A．①②④B．②③④C．①②③D．①②③④

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，AB、CD是處在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B1的勻強磁場的兩條金屬導(dǎo)軌（足夠長），導(dǎo)軌寬度為d，導(dǎo)軌通過導(dǎo)線分別與平行金屬板MN相連，有一與導(dǎo)軌垂直且始終接觸良好的金屬棒ab以某一速度沿著導(dǎo)軌做勻速直線運動。在y軸的右方有一磁感應(yīng)強度為B2的方向垂直紙面向外的勻強磁場，在x軸的下方有一場強為E的方向平行x軸向右的勻強電場。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在M板由靜止經(jīng)過平行金屬板MN，然后以垂直于y軸的方向從F處沿直線穿過y軸，而后從x軸上的G處以與x軸正向夾角為60°的方向進入電場和磁場疊加的區(qū)域，最后到達y軸上的H點。已知OG長為l，不計粒子的重力。求：

（1）金屬棒ab做勻速直線運動速度的大小B？
（2） 粒子到達H點時的速度多大？
（3）要使粒子不能回到y(tǒng)軸邊界， 電場強度以滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（15分） 光滑的平行金屬導(dǎo)軌長x＝2 m，兩導(dǎo)軌間距L＝0.5 m，軌道平面與水平面的夾角θ＝30°，導(dǎo)軌上端接一阻值為R＝0.6 Ω的電阻，軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度B＝1 T，如圖所示．有一質(zhì)量m＝0.5 kg、電阻r＝0.4 Ω的金屬棒ab，放在導(dǎo)軌最上端，其余部分電阻不計．已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1＝0.6 J，取g＝10 m/s2，試求：

（1）當(dāng)棒的速度v1＝2 m/s時，電阻R兩端的電壓；
（2）棒下滑到軌道最底端時速度的大��；
（3）棒下滑到軌道最底端時加速度a的大小．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（12分）如圖甲所示，在一對平行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R=4Ω的定值電阻，兩導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)，質(zhì)量為m=0.2kg，長為L=1.0m的導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌，使其從靠近電阻處由靜止開始下滑，已知導(dǎo)體棒電阻為r=1Ω，整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，導(dǎo)體棒下滑過程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示．求：

（1）導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ
（2）磁場的磁感應(yīng)強度B；
（3）若靠近電阻處到底端距離為S=7.5m，ab棒在下滑至底端前速度已達5m/s，求ab棒下滑到底端的整個過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，導(dǎo)體棒AB可以沿光滑且足夠長的豎直導(dǎo)軌滑動，水平勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒與豎直導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R外，其它電阻均忽略不計、在AB棒由靜止下落的過程中，下列說法正確的是（ ）  
A．由于AB棒下落時，重力和安培力做功，所以機械能不守恒
B．AB棒速度穩(wěn)定以前，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為R的內(nèi)能
C．AB棒速度穩(wěn)定以后，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為R的內(nèi)能
D．AB棒速度穩(wěn)定以后，合力做功為零，電阻R不再發(fā)熱

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