電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長S=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Ω的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上．阻值r=0.5Ω，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.1J．（取g=10m/s2）求：
（1）金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；
（2）金屬棒下滑速度v=2m/s時的加速度a．
（3）為求金屬棒下滑的最大速度vm，有同學(xué)解答如下：由動能定理，…．由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答．

【答案】分析：金屬棒在此過程中克服安培力的功W安等于整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱．金屬棒下滑過程中，受到重力、支持力和安培力，求出安培力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度．根據(jù)動能定理，辨析此時同學(xué)的解法．
解答：解：（1）下滑過程中安培力的功即為在金屬棒和電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，
   由于R=3r，因此QR=3Qr=0.3J
   故W安=Q=QR+Qr=0.4J
（2）金屬棒下滑時受重力和安培力
    由牛頓第二定律
     故
（3）此解法正確．
   金屬棒下滑時重力、支持力和安培力作用，根據(jù)牛頓第二定律
      
   上式表明，加速度隨速度增加而減小，棒作加速度減小的加速運(yùn)動．無論最終是否達(dá)到勻速，當(dāng)棒到達(dá)斜面底端時速度一定為最大．由動能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正確．
      
    故
點(diǎn)評：本題電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，考查電磁感應(yīng)、焦耳定律，動能定理，牛頓定律等知識綜合應(yīng)用和分析能力．第一問中，不能認(rèn)為金屬棒在此過程中克服安培力的功W安等于金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?上海）電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長S=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Ω的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上．阻值r=0.5Ω，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.1J．（取g=10m/s2）求：
（1）金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；
（2）金屬棒下滑速度v=2m/s時的加速度a．
（3）為求金屬棒下滑的最大速度vm，有同學(xué)解答如下：由動能定理W重-W安=
12
mvm2，…．由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?豐臺區(qū)二模）如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有兩條水平放置的電阻可忽略的光滑平行金屬軌道，軌道左端接一個阻值為R的電阻，R兩端與電壓傳感器相連．一根導(dǎo)體棒（電阻為r）垂直軌道放置，從t=0時刻起對其施加一向右的水平恒力F，使其由靜止開始向右運(yùn)動．用電壓傳感器瞬時采集電阻R兩端的電壓U并用計(jì)算機(jī)繪制出U-t圖象．若施加在導(dǎo)體棒上的水平恒力持續(xù)作用一段時間后撤去，那么計(jì)算機(jī)繪制的圖象可能是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Ω：的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上．阻值r=0.5Ω，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.1J（取g=10m/s2），則下列說法正確的是（　�。�
A、金屬棒一直向下做加速度增大的加速運(yùn)動
B、此過程中金屬棒克服安培力做功為0.3 J
C、金屬棒下滑速度為4 m/s時的加速度為1.4 m/s2
D、金屬棒下滑的最大速度為≤
30
2
m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間距L=0.75m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Q的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上．阻值r=0.5Q，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.1J．（取g=10m/s2）求：
（1）金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；
（2）金屬棒下滑速度v=2m/s時的加速度a．

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科目：高中物理 來源： 題型：

電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長S=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Ω的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上。阻值r=0.5Ω，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱。(取)求：

(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功；

(2)金屬棒下滑速度時的加速度．

 (3)為求金屬棒下滑的最大速度，有同學(xué)解答如下：由動能定理，……。由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答。

 

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