题目内容

如图所示，足够长金属导轨MN和PQ与R相连，平行地放在水平桌面上。质量为m的金属杆ab可以无摩擦地沿导轨运动。导轨与ab杆的电阻不计，导轨宽度为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过整个导轨平面。现给金属杆ab一个瞬时冲量I0，使ab杆向右滑行。
（1）回路最大电流是多少？
（2）当滑行过程中电阻上产生的热量为Q时，杆ab的加速度多大？
（3）杆ab从开始运动到停下共滑行了多少距离？
 
（1）
（2）
（3）
（1）由动量定理得
由题可知金属杆作减速运动，刚开始有最大速度时有最大，所以回路最大电流：

（2）设此时杆的速度为v，由动能定理有：
而Q＝
解之
由牛顿第二定律及闭合电路欧姆定律
得

（3）对全过程应用动量定理有：

而所以有
又
其中x为杆滑行的距离所以有。
练习册系列答案
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如下图，平行光滑金属导轨相距L＝0.7m，倾角θ＝处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T，一质量为0.2kg的金属棒，垂直放在轨道上，且接触良好，已知电阻R＝3Ω，其余部分电阻不计，现将金属棒由静止释放，求金属棒在轨道上下滑的最大速度(轨道足够长)．
有界匀强磁场区域如图甲所示，质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L，线圈一半在磁场内，一半在磁场外，磁感强度为B0. t0 = 0时刻磁场开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，v-t图象如图乙所示，图中斜向虚线为O点速度图线的切线，数据由图中给出，不考虚重力影响，求：
(1)磁场磁感应强度的变化率；
(2) t2时刻回路电功率．
如图所示，为某一装置的俯视图，PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板，两板间有匀强磁场，它的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，金属棒AB搁置在两板上缘，并与两板垂直良好接触，现有质量为m、带电量大小为q，其重力不计的粒子，以初速度v0水平射入两板间．问：
(1)金属棒AB应朝什么方向、以多大的速度运动，可以使带电粒子做匀速运动？
(2)若金属棒运动突然停止，带电粒子在磁场中继续运动，从这刻开始位移第一次达到mv0/(qB）时的时间间隔是多少？（磁场足够大）
有一面积为S =100cm2金属环，电阻为R =0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电量为多少？
 
如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属杆和，开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H，导轨宽为L，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度撞击杆的中点，撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆初始位置相距为S。求：
（1）回路内感应电流的最大值；
（2）整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量；
（3）当杆与杆的速度比为时，受到的安培力大小。


A．回路中有大小和方向周期性变化的电流
B．回路中电流大小恒定，且等于
C．回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘
D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过
现在家家户户都安装了漏电保护器，有人认为它与保险丝的作用一样，用电器电流大时，它自动跳闸，起到保险丝的作用，只是不熔断。其实不是这样，它的作用与保险丝的作用完全不一样，它是只管漏电(跑电，与大地相连)而不管短路，当然，当电流大到某一极限值时它也跳闸。漏电保护器是保护人的生命安全的，一旦有人触电，它会立即跳闸，切断电源。它的原理图如图所示。当用电器一端有人触电(或漏电)时，套在闭合铁芯上的线圈就向传感器发出信号，通过自动电路，切断电源。试说明漏电保护器的原理。
如图所示，半径为r的两半圆形光滑金属导轨并列竖直放置，在轨道上左侧高最高点M、间接有阻值为的电阻，整个轨道处在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两导轨间距为l，一电阻也为，质量为m的金属棒从处静止释放，经过时间t到达导轨最低点的速度为v，不计摩擦，求：

（1）金属棒到达时，所受磁场力的大小．
（2）金属棒到达时，回路中的电功率．
（3）从到过程中，通过金属棒的电量．
（4）金属棒到达时，加速度的大小有多大?

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