如圖甲所示，光滑且足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定的同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.20cm，兩導(dǎo)軌的左端之間連接的電阻R=0.40Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg的金屬桿ab，位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻r=0.10Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下�，F(xiàn)用一水平外力F水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運(yùn)動，在整個運(yùn)動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。求金屬桿開始運(yùn)動經(jīng)t=5.0s時
（1）通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；
（2）金屬桿的速度大小；
（3）外力F的瞬時功率。
解：（1）由圖象可知，
此時電路中的電流（即通過金屬桿的電流）
用右手則定判斷出，此時電流的方向由b指向a
（2）金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
因
（3）金屬桿速度為v時，電壓表的示數(shù)應(yīng)為
由圖象可知，U與t成正比，由于R、r、B及L均與不變量，所以v與t成正比，即金屬桿應(yīng)沿水平方向向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動
金屬桿運(yùn)動的加速度
根據(jù)牛頓第二定律，在5.0s末時對金屬桿有F-BIL=ma，解得F=0.20N
此時F的瞬時功率P=Fv=1.0W
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動，并計算加速度的大小；
（2）求第2s末外力F的瞬時功率；
（3）如果水平外力從靜止開始拉動桿2s所做的功W=0.35J，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.4Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動做勻加速直線運(yùn)動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）求金屬桿的瞬時速度隨時間變化的表達(dá)式；
（2）求第2s末外力F的大��；
（3）如果水平外力從靜止起拉動桿2s所做的功為1.2J，求整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動，并計算加速度的大��；
（2）求第2s末外力F的瞬時功率；
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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面間的傾角θ=30°，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻．開始時，導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌面向下．現(xiàn)拆除對金屬桿ab的約束，同時用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab，使之由靜止開始向上運(yùn)動．電壓采集器可將其兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得的電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
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求：
（1）在t=2.0s時通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；
（2）金屬桿在2.0s內(nèi)通過的位移；
（3）2s末拉力F的瞬時功率．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab，導(dǎo)軌的電阻不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動，若理想電壓表示數(shù)U隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．
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求：（1）運(yùn)動速度隨時間t的變化關(guān)系式；
（2）金屬桿運(yùn)動的加速度；
（3）第5秒末外力F的功率．

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