(13分)如圖6所示，固定的豎直光滑金屬導軌間距為，上端接有阻值為的電阻，處在方向水平、垂直導軌平面向里的磁感應強度為的勻強磁場中，質量為的導體棒與下端固定的豎直輕質彈簧相連且始終保持與導軌接觸良好，導軌與導體棒的電阻均可忽略，彈簧的勁度系數(shù)為。初始時刻，彈簧恰好處于自然長度，使導體棒以初動能沿導軌豎直向下運動，且導體棒在往復運動過程中，始終與導軌垂直。
(1)求初始時刻導體棒所受安培力的大小；
(2)導體棒往復運動一段時間后，最終將靜止。設靜止時彈簧的彈性勢能為，則從初始時刻到最終導體棒靜止的過程中，電阻上產(chǎn)生的焦耳熱為多少？
（1）
（2）
(1)設導體棒的初速度為v0，由動能的定義式：
，故：…………1分
設初始時刻產(chǎn)生的感應電動勢為，由法拉第電磁感應定律得：
…………2分
設初始時刻回路中產(chǎn)生的電流為，由閉合電路的歐姆定律得：
…………2分
設初始時刻導體棒受到的安培力為，由安培力公式得：
…………2分
(2)從初始時刻到最終導體棒靜止的過程中，導體棒減少的機械能一部分轉化為彈簧的彈性勢能，另一部分通過克服安培力做功轉化為電路中的電能，因在電路中只有電阻，電能最終全部轉化為電阻上產(chǎn)生的焦耳熱�！�1分
當導體棒靜止時，棒受力平衡，此時導體棒的位置比初始時刻降低了，
則：…………2分
由能的轉化和守恒定律得：…………2分
…………2分
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖 ？所示光滑平行金屬軌道abcd，軌道的水平部分bcd處于豎直向上的勻強磁場中，bc部分平行導軌寬度是cd部分的2倍，軌道足夠長。將質量相同的金屬棒P和Q分別置于軌道的ab段和cd段。P棒位于距水平軌道高為h的地方，放開P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最終速度。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

為了控制海洋中水的運動,海洋工作者有時依靠水流通過地磁場所產(chǎn)生的感應電動勢測水的流速.某課外活動興趣小組由四個成員甲、乙、丙、丁組成,前去海邊某處測量水流速度.假設該處地磁場的豎直分量已測出為B,該處的水流是南北流向.則下列測定方法可行的是(    )
A．甲將兩個電極在水平面沿水流方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=
B．乙將兩個電極在水平面上沿垂直水流方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=
C．丙將兩個電極沿垂直海平面方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=
D．丁將兩個電極在水平面上沿任意方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖12－3－8所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，有半徑為r的光滑半圓形導體框，OC為一能繞O在框架上滑動的導體棒，Ob之間連一個電阻R，導體框架與導體電阻均不計，若要使OC能以角速度勻速轉動，則外力做功的功率是（     ）
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖11－9所示，一個U形導體框架，其寬度L=1m，框架所在平面與水平面的夾用α=30°。其電阻可忽略不計。設勻強磁場與U形框架的平面垂直。勻強磁場的磁感強度B＝0.2T。今有一條形導體ab，其質量為m＝0.5kg，有效電阻R=0.1Ω，跨接在U形框架上，并且能無摩擦地滑動，求:
　�。�1）由靜止釋放導體，導體ab下滑的最大速度vm；
　�。�2）在最大速度vm時，在ab上釋放的電功率。（g=10m/s2）。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖,水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細圓環(huán),環(huán)面水平,圓環(huán)總電阻為r;空間有一勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向豎直向下;一長度為2R、電阻可忽略的導體棒AC置于圓環(huán)左側并與環(huán)相切,切點為棒的中點。一拉力作用于棒中點使其以恒定加速度a從靜止開始向右運動,運動過程中棒與圓環(huán)接觸良好。下列說法正確的是
A．棒運動過程中產(chǎn)生的感應電流在棒中由A流向C
B．棒通過整個圓環(huán)所用的時間為
C．棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為
D．棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（10分）如圖所示，一邊長為a的正方形導線框內有一勻強磁場，磁場方向垂直于導線框所在平面向里，導線框的左端通過導線接一對水平放置的金屬板，兩板間的距離為d，板長l＝3d。t＝0時，磁場的磁感應強度從B0開始均勻增加，同時，在金屬板的左側有一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子以初速度v0沿兩板間的中線向右射入兩板間，恰好從下板的邊緣射出，忽略粒子的重力作用。求：

（1）兩板間的電勢差；
（2）粒子從兩板間離開瞬間，磁感應強度B的大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，A為多匝線圈，與電鍵、滑動變阻器相連后接入M、N間的交流電源，B為一接有小燈珠的閉合多匝線圈，下列關于小燈珠發(fā)光說法正確的是（    ）
A．閉合電鍵后小燈珠可能發(fā)光
B．若閉合電鍵后小燈珠發(fā)光，則再將B線圈靠近A，則小燈珠更亮
C．閉合電鍵瞬間，小燈珠才能發(fā)光
D．若閉合電鍵后小燈珠不發(fā)光，將滑動變阻器滑臂左移后，小燈珠可能會發(fā)光

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（10分）如圖，兩根足夠長的金屬導軌ab、cd豎直放置，導軌間距離為L，電阻不計。在導軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應強度方向與導軌所在平面垂直�，F(xiàn)將一質量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導軌接觸良好。已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：

(1)磁感應強度的大��；
(2)燈泡正常發(fā)光時導體棒的運動速率。

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