题目内容
如图甲所示，电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距L=0.5 m，左端连接R=0.5 Ω的电阻，右端连接电阻不计的金属卡环。导轨间MN右侧存在方向垂直导轨平面向下的磁场．磁感应强度的B－t图象如图乙所示。电阻不计质量为m=1 kg的金属棒与质量也为m的物块通过光滑滑轮由绳相连，绳始终处于绷紧状态。PQ、MN到右端卡环距离分别为17.5 m和15 m。t=0时刻由PQ位置静止释放金属棒，金属棒与导轨始终接触良好，滑至导轨右端被卡环卡住不动。（g取10 m/s2）求：
（1）金属棒进入磁场时受到的安培力
（2）在0～6 s时间内电路中产生的焦耳热
（1）10 N （2） 375 J
【解析】
试题分析：（1）设金属棒到达MN时的速度为v，物块下落的高度为
m （1分）
系统由静止释放至金属棒到达MN过程中机械能守恒：mgh=
mv2＋mv2 （1分）
金属棒从静止出发做匀变速运动直至进入磁场用时t1，
由运动学公式得：
解得t1=1s （1分）
由题图乙可知此时磁感应强度B=2 T，在MN位置进入磁场时感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：I=
=
（1分）
金属棒进入磁场时安培力为FMN=BIL=10 N （1分）
（2）进入磁场时对于物块和金属棒组成的系统
FMN=mg （1分）
所以金属棒在磁场中做匀速直线运动
设金属棒在磁场中的运动时间为t2，
由运动学公式：xMN=vt2
解得t2=3 s （1分）
棒运动4 s被锁定，0～4 s电路中产生的焦耳热为
（1分）
锁定后，由题图乙
=1 T/s （1分）
磁场的面积S=LxMN=7.5 m2，设4～6 s电动势为
，
由法拉第电磁感应定律： 
（1分）
4～6 s电路中产生的热量为
（1分）
所以0～6 s产生的焦耳热：
=150 J＋225 J=375 J（1分）
考点：本题考查了右手定则感应电动势和电磁感应中功能关系
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