8．如圖，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)=2m左端與一電阻R=4Ω相連；整個系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T，方向豎直向下．一質(zhì)量為m=2Kg的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力F作用下沿導(dǎo)軌以速度v=2m/s勻速向右滑動，滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．求
（1）水平外力F的大小；
（2）電阻R消耗的功率．

分析 導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動則受力平衡，外力等于安培力，根據(jù)感應(yīng)電動勢公式，歐姆定律可求解外力大�。桓鶕�(jù)電功率公式可求解功率大�。�

解答 解：（1）對導(dǎo)體棒受力分析，受到向左的安培力，向右的外力，二力平衡，故有：
F=F安=BIL
回路中電流為：I=$\frac{E}{R}$
感應(yīng)電動勢為：E=BLV   
帶入數(shù)值解得外力為：F=8N
（2）電阻上消耗的功率為：P=I2R
帶入數(shù)據(jù)解得：P=16W
答：（1）水平外力F的大小為8N；
（2）電阻R消耗的功率為16W．

點(diǎn)評 注意只有勻速運(yùn)動時候外力的功率和安培力功率相等，安培力的功率即為消耗電能的功率．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：2016-2017學(xué)年貴州省高二上期中考物理試卷（解析版） 題型：選擇題

有a、b、c、d四個電阻，它們的U—I關(guān)系如圖所示，則圖中電阻最大的是（ ）

A．a(chǎn) B．b C．c D．d

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

19．如圖所示，質(zhì)量為m的U型金屬框P′PNN′，靜止在傾角為θ=37°的粗糙絕緣斜面上，與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．PP′、NN′邊相互平行，相距L，電阻不計且足夠長；上邊PN垂直于PP′，電阻為R．光滑導(dǎo)體棒ab質(zhì)量也為m，電阻不計，橫放在框架上，整個裝置處于垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．將ab棒從靜止釋放，當(dāng)ab發(fā)生的位移為x0時，框架開始向下運(yùn)動．已知導(dǎo)體棒ab與PP′、NN′始終接觸良好，重力加速度為g，取sin37°=0.6，求：
（1）框架開始運(yùn)動時導(dǎo)體棒ab的速率；
（2）框架開始運(yùn)動前R釋放的熱量；
（3）框架開始運(yùn)動后，通過導(dǎo)體PN電流的最大值．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

16．如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面．有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)上滑的速度為v時，受到安培力的大小為F．此時（　�。�
A．電阻R1消耗的熱功率為$\frac{Fv}{3}$
B．電阻R2消耗的熱功率為$\frac{Fv}{6}$
C．整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcos θ
D．整個裝置消耗的機(jī)械功率為μmgvcos θ

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．如圖，連接兩個定值電阻的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，R1=R2=2R，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面．有一導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m，棒的電阻為2R，棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)上滑的速度為v時，定值電阻R2消耗的電功率為P，下列正確的是（　�。�
A．此時重力的功率為mgvsinθB．此裝置消耗的機(jī)械功率為μmgvcosθ
C．導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為$\frac{6P}{v}$D．導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為$\frac{8P}{v}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．兩根足夠長的平行光滑導(dǎo)軌豎直固定放置，頂端接一電阻R，導(dǎo)軌所在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直；將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端栓接，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度為g，如圖所示．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則（　�。�
A．金屬棒在最低點(diǎn)的加速度大于g
B．回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量
C．當(dāng)彈簧彈力等于金屬棒的重力時，金屬棒下落速度最大
D．金屬棒在以后運(yùn)動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

20．在光滑水平面上，有一個粗細(xì)均勻的邊長為L的單匝正方形閉合線框abcd，在水平外力的作用下，從靜止開始沿垂直于磁場邊界方向做勻加速直線運(yùn)動，穿過勻強(qiáng)磁場，如圖甲所示，測得線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i的大小隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示，由圖象可知（　�。�
A．線框受到的水平外力一定是恒定的
B．線框邊長與磁場寬度的比值為3：8
C．出磁場的時間是進(jìn)入磁場時的一半
D．出磁場的過程中外力做的功大于進(jìn)入磁場的過程中外力做的功

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

17．有兩個同種材料制成的導(dǎo)體，兩導(dǎo)體為正方形橫截面的柱體，柱體高均為h，大柱體柱截面邊長為a，小柱體柱截面邊長為b，當(dāng)兩導(dǎo)體通以如圖所示的電流時，大柱體的電阻R1與小柱體的電阻R2的大小關(guān)系是（　�。�
A．R1＞R2B．R1=R2C．R1＜R2D．無法比較

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

18．如圖所示，兩條金屬導(dǎo)軌MN、PQ導(dǎo)軌間距為L，$\frac{1}{4}$圓弧導(dǎo)軌上端連接一阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬棒與兩導(dǎo)軌垂直，金屬棒的有效阻值為R0，現(xiàn)從圓心角為60°位置自靜止起沿光滑的弧形導(dǎo)軌下滑，進(jìn)入光滑導(dǎo)軌的水平部分，導(dǎo)軌的水平部分處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，已知圓弧半徑為r，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．a(chǎn)b右側(cè)整個水平導(dǎo)軌足夠長并處于廣闊的勻強(qiáng)磁場中，ab左側(cè)無磁場，不考慮邊緣效應(yīng)，導(dǎo)軌電阻都不計，已知重力加速度為g．求：
（1）金屬棒運(yùn)動到ab位置，進(jìn)入磁場后的瞬時安培力大小？
（2）金屬棒進(jìn)入磁場區(qū)域后，通過電阻R的電流方向？從開始運(yùn)動到停下來過程中，電阻R上所產(chǎn)生的焦耳熱？
（3）如果經(jīng)過t時間，金屬棒運(yùn)動x后停了下來，則流過R的電荷量是多少？

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同步練習(xí)冊答案