（14分） 如圖所示，兩根豎直放置的平行光滑金屬導(dǎo)軌，上端接阻值R＝3 Ω的定值電阻．水平虛線間有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)區(qū)域的高度為d＝0.3 m．導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma＝0.2 kg，電阻Ra＝3 Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb＝0.1 kg，電阻Rb＝6 Ω.它們分別從圖中P、Q處同時(shí)由靜止開始在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦向下滑動(dòng)，且都能勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)b剛穿出磁場(chǎng)時(shí)a正好進(jìn)入磁場(chǎng)．設(shè)重力加速度為g＝10 m/s2，不計(jì)a、b之間的作用，整個(gè)過(guò)程中a、b棒始終與金屬導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．求：

（1）在整個(gè)過(guò)程中，a、b兩棒克服安培力做的功分別是多少；
（2）a、b棒進(jìn)入磁場(chǎng)的速度；
（3）分別求出P點(diǎn)和Q點(diǎn)距A1的高度．

（1）0.6J 0.3J（2），（3），. 

解析試題分析：（1）導(dǎo)體棒只有通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)才受到安培力，因兩棒均勻速通過(guò)磁場(chǎng)，由能量關(guān)系知，克服安培力做的功與重力功相等，有
              （1分）
              （1分）
（2）設(shè)b棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)的速度為，此時(shí)b棒相當(dāng)于電源，a棒與電阻R并聯(lián)，此時(shí)整個(gè)電路的總電阻為，
b棒中的電流為                （1分）
根據(jù)平衡條件有：                （1分）
設(shè)a棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為，此時(shí)a棒相當(dāng)于電源，b棒與電阻R并聯(lián)，此時(shí)整個(gè)電路的總電阻為.
a棒中的電流為               （1分）
根據(jù)平衡條件有：                 （1分）
解得，設(shè)b棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，有             （1分）
因b剛穿出磁場(chǎng)時(shí)a正好進(jìn)入磁場(chǎng)，則  （1分）
解得，            （1分） 
（3）設(shè)P點(diǎn)和Q點(diǎn)距A1的高度分別為，兩棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前均做自由落體運(yùn)動(dòng)，有：

解得，.  （4分）
考點(diǎn)：考查了導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，兩極板間距離為d，要使輸出電壓為U，則等離子體的速度v為　　　　   　　，a是電源的　　 　（正、負(fù)極）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

有人為汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)“再生能源裝置”原理簡(jiǎn)圖如圖1所示，當(dāng)汽車減速時(shí)，線圈受到磁場(chǎng)的阻尼作用幫助汽車減速，同時(shí)產(chǎn)生電能儲(chǔ)存?zhèn)溆谩D1中，線圈的匝數(shù)為n，ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。圖2是此裝置的側(cè)視圖，切割處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，有理想邊界的兩個(gè)扇形磁場(chǎng)區(qū)夾角都是90°。某次測(cè)試時(shí)，外力使線圈以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷端和端接電流傳感器，電流傳感器記錄的圖象如圖3所示（I為已知量），取邊剛開始進(jìn)入左側(cè)的扇形磁場(chǎng)時(shí)刻。不計(jì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸處的摩擦

（1）求線圈在圖2所示位置時(shí)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E的大小，并指明電刷和哪個(gè)接電源正極；
（2）求閉合電路的總電阻和外力做功的平均功率；
（3）為了能夠獲得更多的電能，依據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)，請(qǐng)你提出改進(jìn)該裝置的三條建議。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（13分）如圖甲所示，均勻的金屬圓環(huán)環(huán)面積s=0.5m2，電阻r=0.1Ω，環(huán)上開一小口，用不計(jì)電阻的導(dǎo)線接一R=0.4Ω的電阻。與環(huán)同心的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直與環(huán)平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)（規(guī)定磁場(chǎng)垂直環(huán)面向外時(shí)B為正），求:
(1).環(huán)上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大��；   (2).A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差；   (3).在0~4s內(nèi)，通過(guò)R的電量.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖，兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)，電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直�，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過(guò)程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；
(2)燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面成α角，導(dǎo)軌下端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿ab與絕緣輕質(zhì)彈簧相連靜止在導(dǎo)軌上，彈簧勁度系數(shù)為k，上端固定，彈簧與導(dǎo)軌平面平行，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．現(xiàn)給桿一沿軌道向下的初速度v0，桿向下運(yùn)動(dòng)至速度為零后，再沿軌道平面向上運(yùn)動(dòng)達(dá)最大速度v1，然后減速為零，再沿軌道平面向下運(yùn)動(dòng)……一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)到靜止（導(dǎo)軌與金屬桿的電阻忽略不計(jì)）．試求：

（1）細(xì)桿獲得初速度瞬間，通過(guò)R的電流I
（2）當(dāng)桿速度為v1時(shí)離最初靜止時(shí)位置的距離L1
（3）桿由初速度v0開始運(yùn)動(dòng)直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，寬度為L(zhǎng)＝0.2 m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＝1.0 Ω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＝0.2 T．一根質(zhì)量為m＝10 g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)體棒使其沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)，速度為v＝5.0 m/s，在運(yùn)動(dòng)過(guò)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)電流I的大小
(2)作用在導(dǎo)體棒上拉力F的大小
(3)當(dāng)導(dǎo)體棒移動(dòng)50 cm時(shí)撤去拉力，求整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，固定在絕緣水平地面上的平行金屬導(dǎo)軌間距為，左端用導(dǎo)線相連。質(zhì)量為，電阻為的金屬棒垂直導(dǎo)軌靜止在導(dǎo)軌平面上，金屬棒與導(dǎo)軌左端的距離，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，導(dǎo)與線導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)�，F(xiàn)將整個(gè)裝置置于垂直于軌道平面豎直向上的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，忽略金屬棒與導(dǎo)軌上電流之間的相互作用，。求：

（1）金屬棒未出現(xiàn)滑動(dòng)之前，通過(guò)金屬棒中電流的大小和方向；
（2）從時(shí)刻開始到金屬棒剛要發(fā)生滑動(dòng)的過(guò)程中，金屬棒產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，平行光滑導(dǎo)軌OPQ、OˊPˊQˊ相距L=0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=53°角，OP段和OˊPˊ段是導(dǎo)電的，PQ段和PˊQˊ段是絕緣的，在P和Pˊ處固定一個(gè)“∩”形導(dǎo)體框abcd，導(dǎo)體框平面與導(dǎo)軌面垂直，面積S=0.3m2�？臻g存在變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向與導(dǎo)軌平行，與線圈abcd垂直。質(zhì)量為m=0.02kg、電阻R=0.2Ω的金屬棒AB放在兩導(dǎo)軌上QQˊ處，與PPˊ的距離x=0.64m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。t=0時(shí)刻，從QQˊ無(wú)初速度釋放金屬棒AB，此時(shí)磁場(chǎng)方向沿導(dǎo)軌向上（規(guī)定為正方向），磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化規(guī)律為B=0.2－0.8t（T）。除金屬棒AB外，不計(jì)其它電阻。求：

（1）經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，金屬棒AB中有感應(yīng)電流？感應(yīng)電流的方向如何？
（2）假設(shè)OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，金屬棒AB在OP段和OˊPˊ段的導(dǎo)軌上能滑行多遠(yuǎn)？（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2)

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同步練習(xí)冊(cè)答案