如圖所示：寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1.0Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)用功率恒為6W的牽引力F使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)（ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直），當(dāng)棒的電阻R產(chǎn)生熱量Q=5.8J時(shí)獲得穩(wěn)定速度為2m/s，此過程中，通過棒的電量q=2.8C（框架電阻不計(jì)，g取10m/s2）．
求：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？
（2）ab棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間多少？
分析：由題意，牽引力F的功率恒定，使棒從靜止開始先做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定．根據(jù)動(dòng)能定理列式得到位移與最大速度的關(guān)系．再由法拉第電磁感應(yīng)定律，由電量得出棒運(yùn)動(dòng)的位移與電量的關(guān)系，再聯(lián)立可求解磁感應(yīng)強(qiáng)度和時(shí)間．
解答：解：當(dāng)棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到獲得穩(wěn)定速度的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得：
  pt-μmgx-WA=
1
2
mv2-0     
在此過程中，棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值
.
E
=
△Φ
△t

感應(yīng)電流的平均值
.
I
=
.
E
R

通過棒的電量 q=
.
I
△t
聯(lián)立以上三式得：q=
△Φ
R
=
BLx
R
     
當(dāng)棒獲得穩(wěn)定速度后 P=μmgv+
B2L2v
R
?v     
又 WA=Q=5.8J 
聯(lián)立解得，B=1T，t=1.5s
答：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是1T．（2）ab棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間為1.5s．
點(diǎn)評(píng)：本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，綜合了電磁感應(yīng)、電路、力學(xué)等知識(shí)．考查分析和解決綜合題的能力．
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：

（2011?鹽城一模）如圖所示，寬度L=1.0m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，以M為坐標(biāo)原點(diǎn)，MN方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)系，x、y軸與虛線所包圍的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T，方向豎直向下．現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab放在框架上，與y軸重合，受到F=0.7N的力作用后，由靜止沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.5s通過AB，接著一直做a=2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．PM段電阻為1Ω，其它部分電阻不計(jì)．求
（1）金屬棒ab在通過AB后0.5m的過程中，框架中產(chǎn)生的焦耳熱
（2）金屬棒ab在通過AB后0.4s時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)
（3）金屬棒ab在剛開始運(yùn)動(dòng)的0.5s內(nèi)，回路中流過的電量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，寬度L=1.0m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m=0.2kg，電阻R=1.0Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)牽引力F以恒定功率P=12W使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)（ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直），當(dāng)棒的電阻R產(chǎn)生熱量Q=7.0J時(shí)獲得穩(wěn)定速度，此過程中通過棒的電量q=4.1C．框架電阻不計(jì)，g取10m/s2．求：
（1）ab棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？
（2）ab棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間多少？

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年江蘇省泰州市興化市文正實(shí)驗(yàn)學(xué)校高三（下）雙周檢測(cè)物理試卷（二）（解析版） 題型：解答題

如圖所示，寬度L=1.0m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，以M為坐標(biāo)原點(diǎn)，MN方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)系，x、y軸與虛線所包圍的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T，方向豎直向下．現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab放在框架上，與y軸重合，受到F=0.7N的力作用后，由靜止沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.5s通過AB，接著一直做a=2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．PM段電阻為1Ω，其它部分電阻不計(jì)．求
（1）金屬棒ab在通過AB后0.5m的過程中，框架中產(chǎn)生的焦耳熱
（2）金屬棒ab在通過AB后0.4s時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)
（3）金屬棒ab在剛開始運(yùn)動(dòng)的0.5s內(nèi)，回路中流過的電量．

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