如图(甲)所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上.两轨道间距L=0.20m.电阻R=10Ω.有一质量为1kg的导体杆平放在轨道上.与两轨道垂直.杆及轨道的电阻皆可忽略不计.整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中.现用一外力F沿轨道方向拉杆.使之做匀加速运动.测得力F与时间t的关系如图(乙)所示.试求:(1)杆运动的加速度a．(2)磁场的磁感应强� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网——

题目内容

如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=10Ω，有一质量为1kg的导体杆平放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图（乙）所示，试求：

（1）杆运动的加速度a．
（2）磁场的磁感应强度B．
（3）导体杆运动到第20s时，电阻R的电功率．
（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，你对该装置能提出什么合理的改进措施，请做简要说明．

（1）、（2）导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用υ表示其速度，t表示时间，则有：
υ=at ①
杆切割磁力线，将产生感应电动势：
E=BLυ ②
在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流
I=

E

R

③
杆受到的安培力的
F_A=BIL ④
根据牛顿第二定律，有
F-F_A=ma ⑤
联立以上各式，得
F=ma+

B2L2

R

at ⑥
由图线上取两点代入⑥式，可解得：
a=1m/s²，B=5T
（3）导体杆运动到第20s时，杆的速度为 v=at=20 m/s
则根据功能关系得，电阻R的电功率 P=F_Av=（F_拉-ma ）v=40W
（4）根据F-

B2L2v

R

=ma，v=

2as

得
F-

B2L2

R

?

2as

=ma
则若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，可以让导轨间距逐渐增大，L∝

1

4	s

或者加随距离变化的磁场 B∝

1

4	s

答：
（1）杆运动的加速度a是1m/s²．
（2）磁场的磁感应强度B是5T．
（3）导体杆运动到第20s时，电阻R的电功率是40W．
（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，可以让导轨间距逐渐增大，L∝

1

4	s

或者加随距离变化的磁场 B∝

1

4	s

．

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如图（甲）所示，一对足够长平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.5m，左侧接一阻值为R=1?的电阻；有一金属棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的匀强磁场中．t=0时，用一外力F沿轨道方向拉金属棒，使棒以加速度a=0.2m/s²做匀加速运动，外力F与时间t的关系如图（乙）所示．

（1）求金属棒的质量m
（2）求磁感强度B
（3）当力F达到某一值时，保持F不再变化，金属棒继续运动3秒钟，速度达到1.6m/s且不再变化，测得在这3秒内金属棒的位移s=4.7m，求这段时间内电阻R消耗的电能．

（2010?泰州模拟）如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用R=3Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s'后停下，在滑行s'的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J．求：
（1）拉力F作用过程中，通过电阻R上电量q；
（2）导体杆运动过程中的最大速度v_m；
（3）拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热．

（2009?上海模拟）如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=10Ω，有一质量为1kg的导体杆平放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图（乙）所示，试求：

（1）杆运动的加速度a．
（2）磁场的磁感应强度B．
（3）导体杆运动到第20s时，电阻R的电功率．
（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，你对该装置能提出什么合理的改进措施，请做简要说明．

如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用R=2Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了s′=2m停下，求：
（1）导体杆运动过程中的最大速度；
（2）拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热．

如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L=1m，两轨道之间用R=3Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s′后停止．已知在拉力F作用过程中，通过电阻R上电量q为1.25C．在滑行s′的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J．求：
（1）请定性说明导体杆在滑行s′的过程中运动情况；
（2）导体杆运动过程中的最大速度v_m；
（3）拉力F的最大值F_m；
（4）拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热．