题目内容
如图，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d=0.5m，导轨一端接有R=4.0Ω的电阻．有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T．现用水平力垂直拉动金属棒ab，使它以v=10m/s的速度向右做匀速运动．设导轨足够长．（1）求金属棒ab两端的电压；
（2）求水平拉力F的大小
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，求电阻R产生的热量．
【答案】分析：（1）由E=Bdv求出金属棒产生的感应电动势，ab相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律求解ab两端的电压．
（2）金属棒做匀速运动，水平拉力F与金属棒所受的安培力大小相等、方向相反．由F=BId求出安培力，即可得解．
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能，由能量守恒定律和焦耳定律求解电阻R产生的热量．
解答：解：（1）金属棒产生的感应电动势为 E=Bdv
由欧姆定律得
I=
ab相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得
U=IR
联立解得，U=0.8V
（2）金属棒所受的安培力大小为 FA=BdI
由于金属棒做匀速运动，则水平拉力F与金属棒所受的安培力平衡，则有
F=FA
联立解得，F=2×10-2N
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能，由能量守恒定律得，电路中产生的总热量为
Q=
因为ab棒与电阻R串联，电流相等，由焦耳定律Q=I2Rt得
代入解得，QR=4.0J
答：
（1）金属棒ab两端的电压是0.8V；
（2）水平拉力F的大小是2×10-2N．
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，电阻R产生的热量是4J．
点评：本题的物理情景比较简单，是电磁感应与电路、力学等知识的综合应用，只要掌握基本知识，就能正确解答．
（2）金属棒做匀速运动，水平拉力F与金属棒所受的安培力大小相等、方向相反．由F=BId求出安培力，即可得解．
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能，由能量守恒定律和焦耳定律求解电阻R产生的热量．
解答：解：（1）金属棒产生的感应电动势为 E=Bdv
由欧姆定律得
I=
ab相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得
U=IR
联立解得，U=0.8V
（2）金属棒所受的安培力大小为 FA=BdI
由于金属棒做匀速运动，则水平拉力F与金属棒所受的安培力平衡，则有
F=FA
联立解得，F=2×10-2N
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能，由能量守恒定律得，电路中产生的总热量为
Q=
因为ab棒与电阻R串联，电流相等，由焦耳定律Q=I2Rt得
代入解得，QR=4.0J
答：
（1）金属棒ab两端的电压是0.8V；
（2）水平拉力F的大小是2×10-2N．
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，电阻R产生的热量是4J．
点评：本题的物理情景比较简单，是电磁感应与电路、力学等知识的综合应用，只要掌握基本知识，就能正确解答．
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如图，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d=0.5m，导轨一端接有R=4.0Ω的电阻．有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T．现用水平力垂直拉动金属棒ab，使它以v=10m/s的速度向右做匀速运动．设导轨足够长．求：
的电阻。有一质量
、电阻
的金属棒ab与导轨垂直放置。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T。现用水平力垂直拉动金属棒ab，使它以
的速度向右做匀速运动。设导轨足够长。
