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如圖甲所示，兩根相距L=0.5m且足夠長的固定金屬直角導軌，一部分水平，另一部分豎直。質量均為m=0.5kg的金屬細桿ab、cd始終與導軌垂直且接觸良好形成閉合回路，水平導軌與ab桿之間的動摩擦因數為μ，豎直導軌光滑。ab與cd之間用一根足夠長的絕緣細線跨過定滑輪相連，每根桿的電阻均為R=1Ω，其他電阻不計。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，現用一平行于水平導軌的恒定拉力F作用于ab桿，使之從靜止開始向右運動，ab桿最終將做勻速運動，且在運動過程中，cd桿始終在豎直導軌上運動。當改變拉力F的大小時，ab桿相對應的勻速運動的速度v大小也隨之改變，F與v的關系圖線如圖乙所示。不計細線與滑輪之間的摩擦和空氣阻力，g取10m/s2。求：

（1）桿與水平道軌之間的動摩擦因數μ和磁感應強度B各為多大？

（2）若ab桿在F=9N的恒力作用下從靜止開始向右運動8m時達到勻速狀態(tài)，則在這一過程中整個回路產生的焦耳熱為多少？

（1）設ab桿勻速運動時的速度為v，則回路中產生的感應電動勢

                                                       ①                               

回路中的感應電流                  ②                               

ab桿所受到的安培力        ③                               

以T表示細線的拉力，對ab桿，由平衡條件得

                                        ④                               

對cd桿，有                                      ⑤                             

聯立③④⑤解得          ⑥                               

由圖乙可知：當時，；當時，

代入⑥解得：，                    ⑦                               

（2）ab桿從靜止開始向右運動直到勻速運動的過程中，設回路產生的焦耳熱為Q，對ab、cd組成的系統(tǒng)，由能量守恒定律可得

                     ⑧                               

解得：           

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根相距為L的金屬軌道固定于水平面上，導軌電阻不計，一根質量為m、長為L、電阻為R的金屬棒兩端放于導軌上，導軌與金屬棒間的動摩擦因數為?，棒與導軌的接觸電阻不計．導軌左端連有阻值為2R的電阻，在電阻兩端接有電壓傳感器并與計算機相連．有n段豎直向下的寬度為a間距為b的勻強磁場（a＞b），磁感強度為B、金屬棒初始位于OO′處，與第一段磁場相距2a．

（1）若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0一直向右穿過各磁場，需對金屬棒施加一個水平向右的拉力，求金屬棒進入磁場前拉力F1的大小和進入磁場后拉力F2的大��；
（2）在（1）的情況下，求金屬棒從OO′開始運動到剛離開第n段磁場過程中，拉力所做的功；
（3）若金屬棒初速為零，現對棒施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿過各段磁場，發(fā)現計算機顯示出的電壓隨時間以固定的周期做周期性變化，在給定的坐標圖乙中定性地畫出計算機顯示的圖象（從金屬棒進入第一段磁場開始計時）．
（4）在（3）的情況下，求整個過程導軌左端電阻上產生的熱量，以及金屬棒從第n段磁場穿出時的速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根相距L=0.5m且足夠長的固定金屬直角導軌，一部分水平，另一部分豎直．質量均為m=0.5kg的金屬細桿ab、cd始終與導軌垂直且接觸良好形成閉合回路，水平導軌與ab桿之間的動摩擦因數為μ，豎直導軌光滑．ab與cd之間用一根足夠長的絕緣細線跨過定滑輪相連，每根桿的電阻均為R=1Ω，其他電阻不計．整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，現用一平行于水平導軌的恒定拉力F作用于ab桿，使之從靜止開始向右運動，ab桿最終將做勻速運動，且在運動過程中，cd桿始終在豎直導軌上運動．當改變拉力F的大小時，ab桿相對應的勻速運動的速度v大小也隨之改變，F與v的關系圖線如圖乙所示．不計細線與滑輪之間的摩擦和空氣阻力，g取10m/s2．求：

（1）桿與水平道軌之間的動摩擦因數μ和磁感應強度B各為多大？
（2）若ab桿在F=9N的恒力作用下從靜止開始向右運動8m時達到勻速狀態(tài)，則在這一過程中整個回路產生的焦耳熱為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根相距L=0.5m且足夠長的固定金屬直角導軌，一部分水平，另一部分豎直。質量均為m=0.5kg的金屬細桿ab、cd始終與導軌垂直且接觸良好形成閉合回路，水平導軌與ab桿之間的動摩擦因數為μ，豎直導軌光滑。ab與cd之間用一根足夠長的絕緣細線跨過定滑輪相連，每根桿的電阻均為R=1Ω，其他電阻不計。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，現用一平行于水平導軌的恒定拉力F作用于ab桿，使之從靜止開始向右運動，ab桿最終將做勻速運動，且在運動過程中，cd桿始終在豎直導軌上運動。當改變拉力F的大小時，ab桿相對應的勻速運動的速度v大小也隨之改變，F與v的關系圖線如圖乙所示。不計細線與滑輪之間的摩擦和空氣阻力，g取10m/s2。求：
（1）桿與水平道軌之間的動摩擦因數μ和磁感應強度B各為多大？
（2）若ab桿在F=9N的恒力作用下從靜止開始向右運動8m時達到勻速狀態(tài)，則在這一過程中整個回路產生的焦耳熱為多少？
 

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科目：高中物理 來源：2010-2011學年河南省信陽市新縣中學高三（上）月考物理試卷（解析版） 題型：解答題

如圖甲所示，兩根相距為L的金屬軌道固定于水平面上，導軌電阻不計，一根質量為m、長為L、電阻為R的金屬棒兩端放于導軌上，導軌與金屬棒間的動摩擦因數為µ，棒與導軌的接觸電阻不計．導軌左端連有阻值為2R的電阻，在電阻兩端接有電壓傳感器并與計算機相連．有n段豎直向下的寬度為a間距為b的勻強磁場（a＞b），磁感強度為B、金屬棒初始位于OO′處，與第一段磁場相距2a．

（1）若金屬棒有向右的初速度v，為使金屬棒保持v一直向右穿過各磁場，需對金屬棒施加一個水平向右的拉力，求金屬棒進入磁場前拉力F1的大小和進入磁場后拉力F2的大��；
（2）在（1）的情況下，求金屬棒從OO′開始運動到剛離開第n段磁場過程中，拉力所做的功；
（3）若金屬棒初速為零，現對棒施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿過各段磁場，發(fā)現計算機顯示出的電壓隨時間以固定的周期做周期性變化，在給定的坐標圖乙中定性地畫出計算機顯示的圖象（從金屬棒進入第一段磁場開始計時）．
（4）在（3）的情況下，求整個過程導軌左端電阻上產生的熱量，以及金屬棒從第n段磁場穿出時的速度．

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