题目内容
(14分)如图所示，两条互相平行且足够长的光滑金属导轨位于水平面内，导轨间距l="0.2" m，在导轨的一端接有阻值R="3" Ω的电阻，在x≥0处有一垂直水平面向下的匀强磁场，磁感强度B="0.5" T。一质量m ="0." 1kg，电阻r="2" Ω的金属棒垂直搁在导轨上，并以v0="20" m/s的初速度进入磁场，在水平拉力F的作用下作匀减速直线运动，加速度大小a="2" m/s2。棒与导轨接触良好，其余电阻均不计。求：
(1)第一次电流为零时金属棒所处的位置；
(2)电流第一次减少为最大值的一半时拉力F的大小及其功率；
(3)金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中，电阻R上产生的热量为1.6 J，求该过程中拉力F所做的功。
(1)第一次电流为零时金属棒所处的位置；
(2)电流第一次减少为最大值的一半时拉力F的大小及其功率；
(3)金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中，电阻R上产生的热量为1.6 J，求该过程中拉力F所做的功。
(1)
(2) 
(3) 
(2) (3) 试题分析：本题是电磁感应与力学知识的综合，安培力是联系这两部分的桥梁．
(1)由法拉第电磁感应律得
，根据闭合电路欧姆定律有
，于是可知电流与速度成正比，当电流第一次为零时，金属棒的速度为零，即
时，
根据运动学公式得第一次电流为零时金属棒通过的位移为
(2)金属棒刚开始运动时，回路中电流最大，根据闭合电路欧姆定律得最大电流为
若
，则金属棒的速度
则金属棒所受的安培力为
可知
又根据牛顿第二定律得
故
则功率为
(3)设金属棒克服安培力做功为
，拉力做功为
，由动能定理可知：
金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中，电阻R上产生的热量为
，则根据焦耳定律知回路中产生的总热量为
根据功能关系知，回路中产生的焦耳热等于金属棒克服安培力做功，则得
联立以上各式解得
练习册系列答案
相关题目
与时间t的关系图线，拉力F与时间t的关系图线，可能正确的是
、磁通量的变化率
、棒两端的电势差
和通过棒的电荷量q随时间变化的图象，其中正确的是
。金属棒ab两端连在导轨间部分对应的电阻为R2＝2Ω，电源电动势E＝2V，电源内阻r＝1Ω，电阻R1＝2Ω，其他电阻不计。装置所在区域存在一垂直于斜面MPQN的匀强磁场。（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，
）求：
角，M、P两端接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t = 0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流随时间t变化的图象如图2所示。下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量
、磁通量的变化率
、棒两端的电势差
和通过棒的电荷量q随时间变化的图象，其中正确的是
