如图15所示.宽度为L＝0.2 m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上.导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场.磁感应强度大小为B = 0.2 T.一根质量为m=10g的导体棒MN放在导轨上.并与导轨始终接触良好.导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.现用垂直MN的水平拉力F拉动导体棒沿导轨向右匀速运� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如图15所示，宽度为L＝0.2 m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B = 0.2 T。一根质量为m=10g的导体棒MN放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用垂直MN的水平拉力F拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，速度为v = 5.0 m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求：

（1）在闭合回路中产生感应电流的大小I；

（2）作用在导体棒上拉力的大小F；

（3）当导体棒移动50cm时撤去拉力，求整个过程中电阻R上产生的热量Q。

解：（1）感应电动势为 E=BLv

E=0.2V

感应电流为

（3分）

（2）导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡

F=BIL

F =0.008N （2分）

（3）导体棒移动50cm的时间为

根据焦耳定律 Q₁= I²R t 或Q₁=Fs

Q₁ = 0.004J

根据能量守恒 Q₂=

Q₂= 0.125J

电阻R上产生的热量 Q = Q₁+Q₂

Q = 0.129J （3分）

练习册系列答案

．金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力，以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计．
（1）已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为μ，求金属杆所受恒力F的大小；
（2）金属杆运动到PP'位置时撤去恒力F，金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P'Q'，又在对接狭缝Q和Q'处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q'M'的内侧，求金属杆运动到半圆轨道的最高位置MM'时，它对轨道作用力的大小；
（3）若上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为r，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中．金属杆由第二组半圆轨道的最高位置MM'处，无碰撞地水平进入上层导轨后，能沿上层导轨滑行．求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离．

如图15所示，正方形导线框边长为L，质量为m，电阻为R。从某一高度竖直落入磁感应强度为B的水平匀强磁场中，磁场宽度亦为L，线框落入磁场时恰好匀速，且匀速通过磁场区域，则线框自高度h＝________由静止开始下落，线框在磁场中匀速运动的速度是________，穿过磁场区域所用时间为________，全过程产生的电能为________。

在利用插针法测定矩形玻璃砖折射率的实验中，某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以入射点O为圆心，10.0cm为半径画圆，分别交入射光线于A点，交入射点O与出射点O^/连线的延长线于C点，过A点、C点作法线NN^/的垂线AB、CD，分别交NN^/于B点、D点，如图14所示。

（1）用刻度尺量得AB=8.0cm，CD=5.0cm，由此可得出玻璃的折射率n　=　。
（2）如果实验中有几块宽度大小不同的矩形平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。_K^S*5U.C#O
（3）如果实验中该同学在纸上画出的界面aa^/、bb^/与玻璃砖位置的关系如图15所示，则该甲同学测得的折射率与真实值相比 _(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(20分)

如图15所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨、和、间距都是，二者之间固定有两组竖直半圆形轨道和，两轨道间距也均为，且和的竖直高度均为4R，两组半圆形轨道的半径均为R。轨道的端、端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架，能使导轨系统位置固定。将一质量为的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端位置，金属杆在与水平成角斜向上的恒力作用下沿导轨运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好。当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端位置时其速度大小。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力，以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。