Question

如图所示，竖直平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，间距为L，两端分别通过导线与阻值为R₁、R₂的电阻连接，R₁＝R₂；导轨上放一质量为m的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀强磁场垂直金属导轨所在平面，用与导轨平行的向上恒定拉力F作用在金属杆上，使杆向上运动(杆与导轨始终保持接触)，杆最终将做匀速运动，如图．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如图．(取重力加速度g＝10 m/s²)

(1)判断通过电路中R₂的电流方向并求金属杆的质量；

(2)拉力F＝12 N金属杆匀速运动时的速度和电路中的电功率．

Answer 1

答案：
解析：

解析：(1)根据右手定则，可判断通过电流方向由左向右．分析运动特点当金属杆匀速运动时 　　 　　即其中 　　由图知，F＝4 N时，v＝2 m/s，F＝8 N时，v＝12 m/s，得 　　 　　 　　解得m＝0.32 kg 　　(2)将F＝12 N、m＝0.32 kg及代入得v＝21 m/s 　　金属杆匀速运动时，根据能量守恒，电路中的电功率等于 　　 　　所以电路中R2的电功率为 　　点评：解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，“杆＋导轨”模型问题的物理情境变化空间大，题目综合性强，所以该模型问题是高考的热点，同时也是难点，复习时要引起注意．