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          兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為,其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角.完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m=0.02 kg,電阻均為R=0.1 Ω,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能夠保持靜止.取g=10 m/s2,問：
           (1)通過棒cd的電流I是多少，方向如何？
          (2)棒ab受到的力F多大？
          (3)棒cd每產(chǎn)生Q=0.1 J的熱量，力F做的功W是多少？
           
          			
          


			
          

		
          
		
		
	
          
		
          
			
          
				
          
				
          【解析】(1)棒cd受到的安培力為
          　　　　　　　　 　  
          棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則
          Fcd=mgsin30°　　　  (1分)
          由①②式代入數(shù)值得：
          I=1 A　　  　  (1分)
          根據(jù)楞次定律可知，棒cd中電流方向由d至c.　 (1分)
          (2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等，
          Fab=Fcd　　　　　　　　  
          對(duì)棒ab，由共點(diǎn)力平衡條件得：
            　   (1分)
          代入數(shù)據(jù)解得：F=0.2 N　  (1分)
          (3)設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=0.1 J熱量，由焦耳定律知Q=I2Rt　 (1分)
          設(shè)棒ab勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 
          由閉合電路歐姆定律可知
          　　　　　  (1分)
          根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移
          x=vt　　　 則力F做的功W=Fx  （1分）
          聯(lián)立以上各式，代入數(shù)值解得：
          W=0.4 J　　　 （1分）
           
          				
          
							
          
			
          
			
          
			
			
          
		
          
	
          

		
          

		





			
          
		
          
		
				
          
				練習(xí)冊(cè)系列答案
		
          
		
				
			

					
          
				相關(guān)習(xí)題
			
          
						
		
          
			
          
				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          如圖甲所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.4 m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角，下端通過導(dǎo)線連接阻值R=0.5Ω的電阻．金屬棒ab阻值r=0.3Ω，質(zhì)量m=0.2kg，放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．其余部分電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．取g=10 m/s2．

          （1）若磁場(chǎng)是均勻增大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在開始計(jì)時(shí)即t=0時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=2.0T，為保持金屬棒靜止，作用在金屬棒上平行斜面向上的外力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系．
          （2）若磁場(chǎng)是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通過額定功率P=10W的小電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬棒施加平行斜面向上的牽引力，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過
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          s電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率，此后電動(dòng)機(jī)功率保持不變，金屬棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖丙所示．試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小和小電動(dòng)機(jī)剛達(dá)到額定功率時(shí)金屬棒的速度v1的大��？
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          （2011?上海模擬）如圖甲所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L=0.40m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30？角，上端和下端通過導(dǎo)線分別連接阻值R1=R2=1.2Ω的電阻，質(zhì)量為m=0.20kg、阻值為r=0.20Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸，整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場(chǎng)中，取重力加速度g=10m/s2．若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，通過小電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬棒施加力，使金屬棒沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過0.5s電動(dòng)機(jī)的輸出功率達(dá)到10W，此后保持電動(dòng)機(jī)的輸出功率不變，金屬棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖如圖乙所示，試求：
          （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�
          （2）在0-0.5s時(shí)間內(nèi)金屬棒的加速度a的大��；
          （3）在0-0.5s時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)牽引力F與時(shí)間t的關(guān)系；
          （4）如果在0-0.5s時(shí)間內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量為0.135J，則這段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)做的功．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          （2011?黃浦區(qū)一模）如圖（a）所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為l，導(dǎo)軌平面與水平面成θ角，下端通過導(dǎo)線連接的電阻為R．質(zhì)量為m、阻值為r的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并始終保持良好接觸，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場(chǎng)中．
          （1）若金屬棒距導(dǎo)軌下端距離為d，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，為保持金屬棒靜止，求加在金屬棒中央、沿斜面方向的外力隨時(shí)間變化的關(guān)系．
          （2）若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B′，通過額定功率Pm的小電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬棒施加沿斜面向上的牽引力，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t1電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率，此后電動(dòng)機(jī)功率保持不變．金屬棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖（c）所示．求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的大�。�
          （3）若金屬棒處在某磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定的磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后的速度為v，在D位置（未標(biāo)出）處突然撤去拉力，經(jīng)過時(shí)間t2棒到達(dá)最高點(diǎn)，然后沿軌道返回，在達(dá)到D位置前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，其速度大小為
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          v          ，求棒在撤去拉力后所能上升的最大高度．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          （2008?東莞模擬）如圖（a）所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面成θ角，上端通過導(dǎo)線連接阻值為R的電阻，阻值為r的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場(chǎng)中，若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，使金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向下運(yùn)動(dòng)，金屬棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖（b）所示，當(dāng)t=t0時(shí)刻，物體下滑距離為s．已知重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．試求：
          （1）金屬棒ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電流強(qiáng)度I的大小和方向；
          （2）導(dǎo)體棒質(zhì)量m；
          （3）在t0時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距離L=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，且都與導(dǎo)軌始終有良好接觸．已知兩金屬棒質(zhì)量均為m=0.02kg，電阻相等且不可忽略．整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，金屬棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而金屬棒cd恰好能夠保持靜止．取g=10m/s2，求：
          （1）通過金屬棒cd的電流大小、方向；
          （2）金屬棒ab受到的力F大��；
          （3）若金屬棒cd的發(fā)熱功率為0.1W，金屬棒ab的速度．
          

			
          

			
          
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