如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在統(tǒng)一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的電阻．一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒的位移x=16m時撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，已知撤去外力前后閉合回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q2=3：1．導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸．
求：（1）棒在勻加速過程中，通過電阻R的電荷量q
（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2
（3）外力做的功WF．
（1）棒勻加速運(yùn)動所用時間為t，有：
1
2
at2=x，得：
t=
2x
a
=
2×16
2
s=4s
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律求電路中產(chǎn)生的平均電流為：
.
I
=
.
E
R+r
=
△φ
t(R+r)
=
BLx
t(R+r)
=
0.4×0.5×16
4×(0.3+0.1)
A=2A
通過電阻R的電荷量：q=
.
I
t=2×4C=8C
（2）撤去外力前棒做勻加速運(yùn)動，撤去外力瞬時棒的速度為：
v=at=2×4m/s=8m/s
撤去外力后棒在安培力作用下做減速運(yùn)動，安培力做負(fù)功先將棒的動能轉(zhuǎn)化為電能，
再通過電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以焦耳熱等于棒的動能減少．
Q2=△EK=
1
2
mv2=
1
2
×0.1×82=3.2J
（3）根據(jù)題意在撤去外力前的焦耳熱為：
Q1=3Q2=3×3.2J=9.6J
撤去外力前拉力做正功、安培力做負(fù)功（其大小等于焦耳熱Q1）、重力不做功共同使棒的動能增大，
根據(jù)動能定理有：△EK=WF-Q1
則：WF=△EK+Q1=3.2+9.6=12.8（J）
答：（1）棒在勻加速過程中，通過電阻R的電荷量q為8C．（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2為3.2J．（3）外力做的功WF為12.8J．
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：問答題

如圖所示，固定于水平面的U型金屬導(dǎo)軌abcd，電阻不計，導(dǎo)軌間距L=1.0m，左端接有電阻R=2Ω．金屬桿PQ的質(zhì)量m=0.2Kg，電阻r=1Ω，與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2，滑動時保持與導(dǎo)軌垂直．在水平面上建立x0y坐標(biāo)系，x≥0的空間存在豎直向下的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度僅隨橫坐標(biāo)x變化．金屬桿受水平恒力F=2.4N的作用，從坐標(biāo)原點(diǎn)開始以初速度v0=1.0m/s向右作勻加速運(yùn)動，經(jīng)t1=0.4s到達(dá)x1=0.8m處，g取10m/s2．
求：
（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度與橫坐標(biāo)x應(yīng)滿足的關(guān)系；
（2）金屬桿運(yùn)動到x1處，PQ兩點(diǎn)間的電勢差；
（3）金屬桿從開始運(yùn)動到B=
3
2
T處的過程中克服安培力所做的功．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd傾斜放置，兩導(dǎo)軌之間的距離為L=0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為θ=30°，導(dǎo)軌上端a、c之間連接有一阻值為R1=4Ω的電阻，下端b、d之間接有一阻值為R2=4Ω的小燈泡．有理想邊界的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，虛線ef為磁場的上邊界，ij為磁場的下邊界，此區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)強(qiáng)度B，隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，現(xiàn)將一質(zhì)量為m=0.2kg的金屬棒MN，從距離磁場上邊界ef的一定距離處，從t=0時刻開始由靜止釋放，金屬棒MN從開始運(yùn)動到經(jīng)過磁場的下邊界ij的過程中，小燈泡的亮度始終不變．金屬棒MN在兩軌道間的電阻r=1Ω，其余部分的電阻忽略不計，ef、ij邊界均垂直于兩導(dǎo)軌．重力加速度g=10m/s2．求：
（1）小燈泡的實(shí)際功率；
（2）金屬棒MN穿出磁場前的最大速率；
（3）整個過程中小燈泡產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在傾角為口的光滑斜面上，存在著兩個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域Ⅰ磁場方向垂直斜面向下，區(qū)域Ⅱ磁場方向垂直斜面向上，磁場寬度均為L，一個質(zhì)量為m，電阻為R，邊長也為L的正方形線框，由靜止開始下滑，沿斜面滑行一段距離后ab邊剛越過ee′進(jìn)入磁場區(qū)域時，恰好做勻速直線運(yùn)動，若當(dāng)ab邊到達(dá)gg′與ff′的中間位置時，線框又恰好做勻速直線運(yùn)動．求：
（1）當(dāng)ab邊到達(dá)gg′與ff′的中間位置時做勻速直線運(yùn)動的速度v．
（2）當(dāng)ab邊剛越過ff′進(jìn)入磁場區(qū)域Ⅱ時，線框的加速度a．
（3）線框從ab邊開始進(jìn)入磁場Ⅰ至ab邊到達(dá)gg′與ff′的中間位置的過程中產(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

如圖所示，abcd是由粗裸銅導(dǎo)線連接兩個定值電阻組成的閉合矩形導(dǎo)體框，水平放置，金屬棒ef與ab及cd邊垂直，并接觸良好，空間存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下，已知電阻R1=2R，R3=3R，其它部分的電阻都可忽略不計，ab及cd邊相距為L．給ef棒施加一個跟棒垂直的恒力F，求：
（1）ef棒做勻速運(yùn)動時的速度多大？
（2）當(dāng)ef棒做勻速運(yùn)動時，電阻R1消耗的電功率多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，相距L=1m、電阻不計的平行光滑長金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌左端間接有阻值R=2Ω的電阻，導(dǎo)軌所在足夠長區(qū)域內(nèi)加上與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T．現(xiàn)有電阻r=1Ω，質(zhì)量m=1kg的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且接觸良好，當(dāng)導(dǎo)體棒ab以速度v=12m/s從邊界MN進(jìn)入磁場后．
（1）求棒ab剛進(jìn)入磁場時的加速度大小；
（2）棒ab進(jìn)入磁場一段距離后，速度大小變?yōu)?m/s，求從進(jìn)入磁場到此時的過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為多少；
（3）求棒ab最終停的位置．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖（甲）所示，MN、PQ為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L為0.5m，導(dǎo)軌左端連接一個阻值為2Ω的定值電阻R，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒cd的電阻r=2Ω，導(dǎo)軌電阻不計，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T．若棒以1m/s的初速度向右運(yùn)動，同時對棒施加水平向右的拉力F作用，并保持拉力的功率恒為4W，從此時開始計時，經(jīng)過2s金屬棒的速度穩(wěn)定不變，圖（乙）為安培力與時間的關(guān)系圖象．試求：

（1）金屬棒的最大速度；
（2）金屬棒的速度為3m/s時的加速度；
（3）求從開始計時起2s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的電熱．

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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)線框abcd放在光滑的平行導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，現(xiàn)使導(dǎo)線框abcd向右運(yùn)動，G1、G2是兩只電流表，則（　�。�
A．G1、G2中都有電流通過
B．G1、G2中都沒有電流通過
C．只有G1中有電流通過
D．只有G2中有電流通過

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，在水平面內(nèi)有兩條電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌間距為L；一根電阻為R的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，棒與導(dǎo)軌垂直，并接觸良好，導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌右邊與電路連接，電路中的兩個定值電阻阻值分別為2R和R，現(xiàn)用力拉ab以速度v0勻速向左運(yùn)動．求：
（1）感應(yīng)電動勢的大小
（2）感應(yīng)電流的大小和方向
（3）ab兩端的電勢差Uab．

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同步練習(xí)冊答案