题目内容

（15分）如图所示，在水平面内固定一光滑“U”型导轨，导轨间距L=1m，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.5T．一导体棒以v0=2m/s的速度向右切割匀强磁场，导体棒在回路中的电阻r=0.3Ω，定值电阻R=0.2Ω，其余电阻忽略不计．求：

（1）回路中产生的感应电动势；
（2）R上消耗的电功率；
（3）若在导体棒上施加一外力F，使导体棒保持匀速直线运动，求力F的大小和方向．
（1）1V （2）0.8W （3）1N 水平向右

试题分析：（1）回路中产生的感应电动势             （3分）
代入数据解得            （2分）
（2）电路中的电流            （2分）
R上消耗的电功率             （3分）
（3）使导线保持匀速直线运动，外力F应等于导体棒所受的安培力。（2分）
力F的大小                 （2分）
力F的大小的方向水平向右。                （1分）
练习册系列答案
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如图所示，由同种材料制成的单匝正方形闭合导线框abcd位于竖直平面内，其下方有一匀强磁场区域，该区域的上边界水平，并与线框的ab边平行，磁场方向与线框平面垂直。已知磁场的磁感应强度为B，线框边长为L，线框质量为m，电阻为R。线框从磁场上方某高度处，由静止开始下落，恰能匀速进入磁场区域。求：

（1）当ab边刚进入磁场时，线框的速度大小；
（2）线框在进入磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量；
（3）分析线框进入磁场过程中的能量转化情况。
如图所示，AB是两个同心圆，半径之比RA∶RB=2∶1，A、B是由相同材料，粗细一样的导体做成的，小圆B外无磁场，B内磁场的变化如图所示，求A、B中电流大小之比（不计两圆中电流形成磁场的相互作用）．
如图所示，质量为m，高为h的矩形线框自某一高度自由下落后，通过一宽度也为h的匀强磁场，则线框通过磁场过程中产生的焦耳热：（　　）
①可能等于2mgh
②可能大于2mgh
③可能小于2mgh
④可能为零．
A．①②④B．②③④C．①②③D．①②③④
（15分） 光滑的平行金属导轨长x＝2 m，两导轨间距L＝0.5 m，轨道平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨上端接一阻值为R＝0.6 Ω的电阻，轨道所在空间有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B＝1 T，如图所示．有一质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab，放在导轨最上端，其余部分电阻不计．已知棒ab从轨道最上端由静止开始下滑到最底端脱离轨道的过程中，电阻R上产生的热量Q1＝0.6 J，取g＝10 m/s2，试求：

（1）当棒的速度v1＝2 m/s时，电阻R两端的电压；
（2）棒下滑到轨道最底端时速度的大小；
（3）棒下滑到轨道最底端时加速度a的大小．
（10分）如图所示,宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置,左端接有R=0.8Ω的电阻R,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,框架导轨上放置一根质量m=0.2Kg、电阻r=0.2Ω的金属金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数为＝0.5，现用一恒力F=3N的力使棒从静止开始沿导轨运动（棒始终与导轨接触良好且垂直），经过一段时间棒获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量q=2.8C（框架电阻不计，g=10m/s2）问：

（1）棒ab达到的稳定速度是多大？
（2）从开始到速度稳定时，电阻R产生的热量是多少？
（12分）如图甲所示，在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻，两导轨在同一平面内，质量为m=0.2kg，长为L=1.0m的导体棒ab垂直于导轨，使其从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r=1Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示．求：

（1）导轨平面与水平面间夹角θ
（2）磁场的磁感应强度B；
（3）若靠近电阻处到底端距离为S=7.5m，ab棒在下滑至底端前速度已达5m/s，求ab棒下滑到底端的整个过程中，电阻R上产生的焦耳热．
如图所示，在矩形有界匀强磁场区域ABCD内有一质量可以忽略不计、电阻为R的闭合导线框abcd.线框在外力F的作用下，从图示位置匀速向右离开磁场．若第一次用0.3 s时间拉出，电路中的电流为I1，cd边受的安培力为F1，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，电路中的电流为I2，cd边受的安培力为F2，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则  (　　)．
A．I1∶I2＝3∶1B．F1∶F2＝1∶1
C．W1∶W2＝3∶1D．q1∶q2＝1∶3
如图所示，M′MNN′为放置在粗糙绝缘水平面上的U型金属框架，MM′和NN′相互平行且足够长，间距l=0.40m，质量M=0.20kg。质量m=0.10kg的导体棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，导体棒与框架的摩擦忽略不计。整个装置处于竖直向下的匀磁场中，磁感应强度B=0.50T。t=0时，垂直于导体棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，导体棒ab从静止开始运动；当t=t1时，金属框架将要开始运动，此时导体棒的速度v1=6.0m/s；经过一段时间，当t=t2时，导体棒ab的速度v2=12.0m/s；金属框架的速度v3=0.5m/s。在运动过程中，导体棒ab始终与MM′和NN′垂直且接触良好。已知导体棒ab的电阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其余电阻不计。设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。求：

（1）求动摩擦因数μ；
（2）当t=t2时，求金属框架的加速度；
（3）若在0~t1这段时间内，MN上产生的热量 Q=0.10J，求该过程中导体棒ab位移x的 大小。

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