题目内容

如图所示，电阻可忽略不计的光滑水平轨道，导轨间距L=1m，在导轨左端接阻值R=0.3Ω的电阻。在导轨框内有与轨轨平面垂直的有界匀强磁场，磁场边界为矩形区域cdef，其中cd、ef与导轨垂直，磁场宽度刚好等于轨轨间距L，磁场长度s=1m，磁感应强度B=0.5T。一质量为m=1kg，电阻r="0.2" Ω的金属导体棒MN垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好。现对金属棒施以垂直于导轨的水平外力F，金属棒从磁场的左边界cd处由静止开始以加速度a=0.4m/s2作匀加速运动。
(1) 推导出水平拉力F随时间t变化的关系式；
(2) 力F作用一段时间t1后撤去力F；若已知撤去F后金属棒的速度v随位移x的变化关系为(v0为撤去F时金属棒速度)，并且金属棒运动到ef处时速度恰好为零，则外力F作用的时间t1为多少？
(3) 若在金属棒离开磁场区域前撤出外力F，试定性画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线．(直接画图，不需要进行有关推导)
⑴⑵t="1s(3)" 各种可能图形如下
⑴ 金属棒作匀加速运动，t时刻的速度V=at         (1分)
金属棒速度V时回路中的感应电流       (1分)
金属棒中电流为I时受到的安培力F安=BIL         (1分)
由牛顿第二定律知                 (1分)
所以拉力        (2分)
⑵ 设F的作用时间为t，在该时间内
金属棒达到的速度V0=at=0.4t              (1分)
金属棒的位移             (1分)
由题意给定关系式知撤去力F到停止运动的位移x2
        (1分)
又根据题意知           (1分)
由以上几式可解得t=1s             (2分)
⑶ 各种可能图形如下。(每个图1分)
练习册系列答案
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某同学为了探究涡流制动原理，在玩具小车的底部固定了一个水平放置的矩形线圈abcd，小车（含线圈）总质量为4kg，闭合线圈共100匝，线圈长Lab=Lcd=20cm,线圈宽Lbc=Lad=10cm，线圈的电阻为0.5欧，在小车轨道的正前方布置了一个固定的磁场区，磁场的边界始终与线圈bc边平行，磁场的方向竖直向下，磁感应强度B=0.2T，忽略小车与轨道面的摩擦，小车的初速度为2m/s。当线圈刚进入磁场时，求
1线圈中感应电流的大小？
2线圈受安培力的大小？
3小车加速度大小？
如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d＝50cm，导轨所在的平面与水平面夹角?＝37°，导轨上端电阻R＝0.8?，其他电阻不计，导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0．4T。金属棒ab从上端由静止开始下滑，金属棒ab的质量m＝0.1kg。(sin37°＝0.6，g＝10m/s2)

(1)求导体棒下滑的最大速度；
(2)求当速度达到5m/s时导体棒的加速度；
(3)若经过时间t，导体棒下滑的垂直距离为s，速度为v。若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I0的表达式(各物理量全部用字母表示)。
如图所示 .在磁感应强度为 0.2T 的匀强磁场中 , 导体棒 AB 在金属框架上以 l0m/s 向右匀速滑动 , 金属框架的宽度为 0.5m. R1=R2="20" Ω .  其它电阻不计 .求

⑴流过导体棒 AB 的电流多大? 电流方向如何?
(2)R1上消耗的电功率是多少?
【2012?山东调考】如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计．整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．t＝0时对金属棒施一平行于导轨的外力F，金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过R的感应电流随时间t变化的关系如图乙所示．下列关于穿过回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬时变化率以及a、b两端的电势差Uab和通过金属棒的电荷量q随时间t变化的图象中，正确的是(　　)
（8分）如图所示，平行导轨ab、cd所在平面与匀强磁场垂直，ac间连接电阻R，导体棒ef横跨直导轨间，长为L，电阻值为r，所在磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，导轨的表面光滑，其电阻可忽略，在ef棒以恒定速度v向右运动的过程中，求：
①电阻R中的电流大小和方向；
②伏特表的示数；
③所加外力的大小；
④电阻R的发热损耗的电功率。
如图所示，电阻不计的平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab，质量为m，其电阻R0与定值电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ。若使导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到的安培力大小为F，此时（   ）
A．电阻R1消耗的热功率为Fv/3
B．电阻R0消耗的热功率为Fv/6
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv·cosθ
D．整个装置消耗的机械功率为Fv
如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场中。平行导轨的宽度d＝0.3m，定值电阻R＝0.5?。在外力F作用下，导体棒ab以v＝20m/s的速度沿着导轨向左匀速运动。导体棒和导轨的电阻不计。求：
(1)通过R的感应电流大小；
(2)外力F的大小。
如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距为 ，其电阻不计，量导轨及其构成的平面均与水平面成角。完全相同的两金属棒 分别垂直轨道放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为 ，电阻均为，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度，棒在平行于导轨向上的力F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒恰好能够保持静止。取，问
（1）通过棒的电流I 是多少，方向如何？
（2）棒受到的力F 多大？
（3）棒每产生的热量，力F 做的功 W 是多少？

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