题目内容

（12分）如图所示，有一区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向与水平放置的导轨垂直。导轨宽度为L，右端接有电阻R。MN是一根质量为m的金属棒，金属棒与导轨垂直放置，且接触良好，金属棒与导轨电阻均不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现给金属棒一水平初速度v0，使它沿导轨向左运动。已知金属棒停止运动时位移为s。求：
（1）金属棒速度为v时的加速度为多大？
（2）金属棒运动过程中通过电阻R的电量q；
（3）金属棒运动过程中回路产生的焦耳热Q；
（1）
（2）
（3）
（1）金属棒速度为v时感应电动势E=BLv  （1分）
感应电流为  （1分）
金属棒所受安培力  （1分）
金属棒在摩擦力和安培力的作用下做减速运动，由牛顿第二定律得 （2分）
解得  （1分）
（2）整个运动过程中通过电阻R的电量为
   （3分）
（3）根据能量守恒定律得，回路产生的焦耳热为（3分）
练习册系列答案
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如图甲所示，光滑水平面上有一个单匝均匀正方形铜线框，钱框质量为m，边长为a，总电阻为R．垂直于水平面的有界匀强磁场磁感应强度为B,磁场左、右边界相互平行，相距为b（b>3a）．线框的MN边与磁场边界平行．在垂直于MN的水平恒力F作用下线框水平向右运动，t＝0时MN边以速度v0进入磁场，t＝t0时线框完全进入磁场，t＝3t0时线框MN边以速度v0离开磁场．v－t图象如图乙所示．
A．t＝0时，线框MN边两端电压为Bav0
B．t0时刻线框的速度为（v0－2Ft0／m）
C．线框完全离开磁场的瞬间速度一定比t0时刻线框的速度大
D．线框在开始进入磁场到完全离开磁场过程中产生的电热为F（a＋b）
如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连。滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动。整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B。滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为m的物块相连，绳处于拉直状态。现若从静止开始释放物块，用i表示回路中的感应电流，g表示重力加速度，则在物块下落过程中物块的速度可能            （  ）

A．    B．
C．                            D．
如图12表示，宽度L=0.20m的平行光滑金属导轨固定在
绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感强度大小为B=0.50T。一根导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度u=10m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求：

（1）求闭合回路中产生的感应电流。
（2）作用在导体棒上的拉力大小。
（3）在导体棒移动30cm的过程中，电阻R上产生的热量。
（12分）2006年3月7日美国《国防工业日报》报道，BAE公司武器系统分部将利用合同资金550万美元，为美海军设计和生产32兆焦实验型小尺寸电磁炮。预计于2007年完成。电磁炮是一种理想的兵器，其原理图如下图，把待发炮弹（导体）放置在磁场中的两平行光滑导轨上，给导轨通一大电流，使炮弹在安培力作用下沿轨道滑行，并以某一速度发射出去。若导轨宽L=2m，长S=500m，通过的电流I=20A，导轨间所加匀强磁场的磁感应强度B=55T，弹体质量（包括金属杆）m=22克，则：
（1）电磁炮离开导轨时的最大速度是多大？
（2）安培力做功的最大功率是多少？
（16分）如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L＝1m，导轨平面与水平面成＝30°角，上端连接的电阻．质量为m＝0.2kg、阻值的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d＝4m，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上．
（1）若磁感应强度B=0.5T，将金属棒释放,求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压；
（2）若磁感应强度的大小与时间成正比，在外力作用下ab棒保持静止，当t＝2s时外力恰好为零.求ab棒的热功率；
（3）若磁感应强度随时间变化的规律是，在平行于导轨平面的外力F作用下ab棒保持静止，求此外力F的大小范围.
20．(15分)如图所示，一根电阻为r、长度为L的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有阻值为R的电阻和电容为C的电容器，垂直导轨平面有竖直向下穿过平面的匀强磁场，磁感应强度为B。现使金属棒CD以v的速度向右匀速运动，求：
（1）电阻R消耗的电功率；
（2）电容器两极板的电量以及上极板的带电性质。
超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具.其推进原理可以简化为如图12-9所示的模型:在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽度都是l，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为L、宽为l的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为Ff，金属框的最大速度为vm，则磁场向右匀速运动的速度v可表示为(　　)

图12-9
A．v=(B2L2vm－FfR)/B2L2B．v=(4B2L2vm+FfR)/4B2L2
C．v=(4B2L2vm－FfR)/4B2L2D．v=(2B2L2vm+FfR)/2B2L2
如图所示导体棒ab质量为100g，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触.导轨上放有质量为200g的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的磁感强度B=0.2T的匀强磁场中，现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放.当ab第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45m高处，求：
⑴cd棒获得的速度大小；
⑵瞬间通过ab棒的电量；
⑶此过程中回路产生的焦耳热.

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