题目内容

两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，每根杆的电阻均为R，导轨电阻不计．整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿水平方向导轨向右匀速运动时，cd杆正以速度v2（v1≠v2）沿竖直方向导轨向下匀速运动，重力加速度为g．则以下说法正确的是（　　）
分析：当导体棒ab匀速向右运动时，切割磁感线（cd运动时不切割磁感线），在回路中产生感应电流，从而使导体棒ab受到水平向左的安培力．导体棒cd受到水平向右的安培力，使导体棒和轨道之间产生弹力，从而使cd受到向上的摩擦力，把力分析清楚，然后根据受力平衡求解．cd杆下落高度为h的过程中，根据ab杆匀速运动，可求出运动的距离；再由整个过程中运用能量守恒，焦耳热等于克服安培力所做的功，即可求解焦耳热．
解答：解：A、导体ab切割磁感线时产生沿abdc方向的感应电流，大小为I=
BLv1
2R
  ①
导体ab受到水平向左的安培力，由受力平衡得：BIL+mgμ=F   ②
导体棒cd运动时，在竖直方向受到摩擦力和重力平衡，有：f=BILμ=mg ③
由①②解得：F=mgμ+
B2L2v1
2R

由②③解得：F=
1+μ2
μ
mg．故A错误，B正确．
C、设cd杆以v2速度向下运动h过程中，ab杆匀速运动了s距离，由于同时运动，运动时间相等，则有
 
h
v2
=
s
v1

得s=
v1
v2
h  ④
由④得μ
B2L2v1
2R
=mg，得v1=
2mgR
μB2L2
 ⑤
整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，则得Q=F安s=
B2L2v1
2R
s ⑥
由④⑤⑥联立得：Q=
2Rm2g2h
μ2B2L2v2
．故C正确．
D、ab杆水平运动位移为s的过程中，整个回路中产生的总热量等于Fs-μmgs+mgh′，h′是cd杆下降的高度．故D错误．
故选BC．
点评：本题涉及电磁感应过程中的复杂受力分析，解决这类问题的关键是，根据法拉第电磁感应定律判断感应电流方向，然后根据安培定则或楞次定律判断安培力方向，进一步根据运动状态列方程求解．
练习册系列答案
相关题目
（2006?重庆）两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一部分在同一水平面内，另一部分垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R．整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动．重力加速度为g．下列说法中正确的是（　　）
两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边与水平面的夹角为37°，质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨的电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中，当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆恰好处于静止状态，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　）
精英家教网两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R． 整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动．设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好．重力加速度为g．求：
（1）ab杆匀速运动的速度v1；
（2）ab杆所受拉力F，
（3）ab杆以v1匀速运动时，cd杆 以v2（v2已知）匀速运动，则在cd杆向下运动h过程中，整个回路中产生的焦耳热为多少？
精英家教网两根相距为l的足够长的直角平行金属导轨PQ、MN如图所示Z放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面，质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，每根杆的电阻均为R，导轨电阻不计．整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速向右运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动，重力加为g．试求：
（1）作用于ab杆的拉力F；
（2）ab杆匀速运动的速度v1的大小．
两根相距为L的足够长的金属导轨竖直放置，上端通过导线连接阻值为R的电阻，棒与上端距离为h，电路中除R外其它电阻不计．整个装置处在垂直于导轨平面的磁场中，重力加速度为g．
精英家教网
（1）若固定AB棒，磁场的磁感强度B随时间t按图乙所示的规律变化，求AB棒中的感应电动势和感应电流的大小
（2）若磁场的磁感应强度大小恒为B0，使AB棒沿导轨由静止开始下落，其速度υ随时间t按图丙的规律变化，求AB棒的质量
（3）在AB棒由静止开始下落的同时，磁场的磁感应强度从B0开始变化，要使AB棒中无感应电流产生，求B随时间变化规律．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网