题目内容

如图所示，固定在水平面上的两平行金属导轨MN与PQ相距L=20cm，接在轨道一端的电阻R=0.8Ω，垂直两轨道放置的金属棒ab电阻为r=0.4Ω，金属棒在两轨道上滑行时所受摩擦力为0.2N，轨道所在处有竖直向下的方向的匀强磁场，磁感强度B=1.2T，当金属棒ab在平行导轨的恒力F作用下恰好以10m/s速度沿轨道匀速滑行时，求：（不计导轨电阻）

(1)ab棒中产生感应电动势大小
(2)ab棒所受安培力大小
(3)0.2s内拉力F所做的功
（1）2.4V       （2）0.48N  (3) 1.36J

(1)E=BLV=1.2×0.2×10="2.4(V)" (2分)

(3)∵匀速滑行，棒所受合力为零
∴F=F安+f=0.48+0.2=0.68(N) 
W=Fvt=0.68×10×0.2=1.36(J)
或由W=EIt+f·v·t
=2.4×2×0.2+0.2×10×0.2=1.36(J)
练习册系列答案
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目前我国正在研制一种新型发电机，叫做磁流体发电机。如图所示是它的原理图。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，但从总体来说呈中性）以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间，空间存在磁感应强度为B的匀强磁场，这时金属板就会聚集电荷，形成电压。设金属板长度为a,宽度为b,两板间距为d,并且有电阻R接在两板间。该等离子体充满板间的空间，其电阻率为ρ，求S闭合后。

（1）通过R的电流；
（2）两板间的电场强度的大小；
（3）为使等离子体以恒定速度v通过磁场，必须使通道两端保持一定的压强差，压强差Δp为多大？
如图所示，3条平行导轨MN、CD．EF在同一平面内，MN与CD相距为d1=8.3cm，CD与EF相距为d2=20.0cm，导轨及导体杆的电阻忽略不计，M、E间连接电阻R1=10Ω，N、D间连接电阻R2=20Ω．导体杆ab横跨在3条导轨上，与三条导轨都接触良好，杆的a端到与EF接触的b点间的距离l=40.0cm．空间充满匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5T，方向如图示．

(1)若导体杆在匀强磁场中匀速向右运动，速度大小为v=4.0m/s，求通过电阻R1、R2的电流大小．
(2)若导体杆以b为轴，在导轨所在的平面内沿顺时针方向转动90°角(导轨MN和CD都足够长)，求这过程中电流方向向下的通过电阻R1、R2的电荷量的大小．
 
如图所示，MN、PQ为同一水平面内的两光滑导轨，相距1.2m,导轨两端分别接有电阻R1=3Ω，R2=6Ω。另有导体棒CD，长也为L=1.2m，电阻为1Ω，垂直导轨放置导轨上。整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B=0.5T。现用一水平向右的拉力F拉导体棒，使棒以v=5m/s的速度向右匀速运动。不计导轨电阻。求：
（1）棒CD两端的电压UCD。
（2）拉力F的大小。
如图所示，水平面上的平行粗金属导轨MN与PQ的左端连接一个定值电阻R，导体棒ab可以在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中总保持与导轨垂直，并且接触良好．空间存在着方向竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B，ab棒的电阻为r，两导轨间距为d，导轨电阻不计．用水平向右的恒定拉力F拉动ab棒，稳定后作匀速运动的速度v=5.0m/s．只进行如下的哪项改变，可以使ab棒稳定后作匀速运动的速度v变为2.5m/s？
A．磁感强度B的大小减半
B．力F大小减半
C．电阻R减半
D．导轨间距d减半
 
如图甲所示,两根足够长的平行光滑金属导轨固定放置在水平面上，间距L＝0.2m，一端通过导线与阻值为R=1Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m＝0.5kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻均忽略不计.整个装置处于竖直向上的大小为B＝0.5T的匀强磁场中.现用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，金属杆运动的v-t图象如图乙所示.（取重力加速度g=10m/s2）求：


（1）t＝10s时拉力的大小及电路的发热功率.
（2）在0～10s内，通过电阻R上的电量.
 
如图所示为某一电路的俯视图，空中存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，在同一水平面上固定着平行金属轨道MN和PQ，两道轨间的距离为l。金属杆ab沿垂直轨道方向放置在两轨道上，金属杆ab在MN和PQ间的电阻为r，且与轨道接触良好。与两轨道连接的电路中有两个阻值相同的电阻R1和R2，且R1=R2=R，电阻R2与一电容器串联，电容器的电容为C，轨道光滑且不计轨道的电阻。若金属杆ab在某一水平拉力的作用下以速度v沿金属轨道向右做匀速直线运动，那么在此过程中：

（1）流过电阻R1的电流为多大？
（2）电容器的带电量为多大？
（3）这个水平拉力及其功率分别为多大？
如图所示，由粗细均匀的电阻丝绕成的矩形导线框abcd固定于水平面上，导线框边长="L," =2L，整个线框处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，导线框上各段导线的电阻与其长度成正比，已知该种电阻丝单位长度上的电阻为，的单位是Ω/m．今在导线框上放置一个与ab边平行且与导线框接触良好的金属棒MN,MN的电阻为r，其材料与导线框的材料不同．金属棒MN在外力作用下沿x轴正方向做速度为v的匀速运动，在金属棒从导线框最左端（该处x=0)运动到导线框最右端的过程中：
(1)请写出金属棒中的感应电流I随x变化的函数关系式；
(2)试证明当金属棒运动到bc段中点时，MN两点间电压最大，并请写出最大电压Um的表达式；
(3)试求出在此过程中，金属棒提供的最大电功率Pm；
(4)试讨论在此过程中，导线框上消耗的电功率可能的变化情况．
在光滑水平地面上，两根彼此平行的光滑导轨PQ、MN相距为L=1m，在它们的末端垂直PQ、MN跨放一金属杆ab，ab的质量为m=0.005kg，在导轨的另一端连接一个已经充电的电容器，电容器的电容C=200F，有一匀强磁场，方向垂直导轨PQ、MN所在平面向下，如图所示，磁感强度为B=0.5T．(除导轨PQ、MN和金属杆ab外其余部分都是绝缘的)当闭合电键K时，ab杆将从导轨上冲出，并沿光滑斜面升到高为0.2m处，这过程电容器两端电压减小了一半，求：

(1)磁场对金属杆ab冲量的大小．
(2)电容器原来充电电压是多少．

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