题目内容
2．
如图所示，一根质量为0.5kg、电阻为4Ω的导体棒固定在光滑平行金属导轨上（导体棒与导轨垂直），导轨的倾角为53°，宽度d=0.5m，导轨右侧和一个闭合正方形线圈相连，线圈的边长a=1m，线圈的电阻为1Ω；正方形线圈置于竖直方向均匀增强的磁场中，并且磁感应强度随时间变化规律为B=1+5t（T），不计线圈和导体棒之外的电阻（已知g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）．（1）求导体棒的电功率．
（2）若仅在导轨所在处加一匀强磁场就可使释放后的导体棒仍保持静止，求所加磁场的磁感应强度的最小值的大小及对应的方向．
分析 （1）根据线圈内磁场的变化规律可明确磁感应强度的变化率，再根据法拉第电磁感应定律即可求得电动势，由闭合电路欧姆定律即可求得电流，根据功率公式即可求得电功率；
（2）对导体棒受力分析，根据平衡条件可明确安培力的最小值，再根据安培力公式及左手定则即可求得磁感应强度的最小值．
解答 解：（1）由B=1+5t
得：$\frac{△B}{△t}=5T/s$
由法拉第电磁感应定律得：$E=N\frac{△ϕ}{△t}=\frac{△B}{△t}{a^2}$
解得：E=5V
由闭合电路的欧姆定律得：$I=\frac{E}{R+r}$
故I=1A
导体棒的电功率：P=I2R
解得 P=4W
（2）画出导体棒受力分析图（正视图）如下：
由图可知要使导体棒静止，安培力的最小值为：F=mgsin53°
并且在安培力确定的情况下，电流与磁场垂直时，磁感应强度最小，因为电流从M流向N，所以磁感应强度的方向垂直于导轨平面向上
故 BminId=mgsin53°
得：${B_{min}}=\frac{{mgsin{{53}^0}}}{Id}$
解得：Bmin=8T
答：（1）导体棒的电功率为4W．
（2）所加磁场的磁感应强度的最小值的大小为8T，对应的方向垂直导轨向上．
点评 本题考查法拉第电磁感应定律、受力平衡的条件、焦耳定律与能量守恒定律等规律的应用，要注意明确线圈中产生的感应电动势，故应将线圈视为电源，注意明确电阻的热量求法以及导体棒的受力分析，在画图时要注意画出平面图．
练习册系列答案
阅读快车系列答案
相关题目
B．
D．
10．图甲为远距离输电示意图，变压器为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数比为1：100，输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100Ω．降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图（报警器未画出），R1为定值电阻，R2为半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．未出现火警时，升压变压器的输入功率为660kW．下列说法中正确的是（ ）
| A． | 远距离输电线路损耗功率为90kw | |
| B． | 远距离输电线路损耗功率为180kw | |
| C． | 当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小 | |
| D． | 当传感器R2所在处出现火警时，R2两端的电压变大 |
如图所示，在水平面上有宽度为L=0.2m的光滑金属导轨，其左端接有电源，一导体棒PQ垂直于导轨放置，图中云强磁场的磁感应强度大小B=1T，方向如图．闭合开关，测得导体棒中的电流I=0.25A，此时导体棒受到的安培力F安=0.05N，方向水平向右．
在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，利用如图所示的器材进行实验．首先，从右侧某一高度由静止释放摆锤，可以观察到摆锤摆到左侧的最高位置与释放点基本在同一水平线上．为进一步研究在整个摆动过程中机械能是否守恒，需要仔细测量摆锤经过任意位置的机械能，实验中每次静止释放摆锤的位置应相同（选填“相同”或“不同”），实验中我们用来测量摆锤速度的传感器P叫做光电门传感器．
9．
如图所示，轻弹簧上端固定，下端系一物体，物体在A处时，弹簧处于原长状态．现用手托住物体使它从A处缓慢下降，到达B处时，手和物体自然分开，此过程中，手的支持力对物体所做的功的绝对值为W．不考虑空气阻力．关于此过程，下列说法正确的有（ ）
如图所示，轻弹簧上端固定，下端系一物体，物体在A处时，弹簧处于原长状态．现用手托住物体使它从A处缓慢下降，到达B处时，手和物体自然分开，此过程中，手的支持力对物体所做的功的绝对值为W．不考虑空气阻力．关于此过程，下列说法正确的有（ ）| A． | 手对物体做的一定是正功 | |
| B． | 物体重力势能减小量可能小于W | |
| C． | 物体与弹簧组成的系统机械能增加量为W | |
| D． | 若将物体从A处由静止释放，则物体到达B处时的动能为W |