10．如圖所示，固定在水平面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動．此時，adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形．棒的電阻為r，其余部分電阻不計．開始時磁感應(yīng)強度為B0．
（1）若從t=0時刻起，磁感應(yīng)強度均勻增加，每秒增量為k，同時保持靜止．求棒中的感應(yīng)電流，并說明方向．
（2）在上述（1）情景中，始終保持棒靜止，當磁感應(yīng)強度增加到3B0時，需加的垂直于棒的水平拉力為多大？

分析 （1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解感應(yīng)電動勢大小，再由歐姆定律求出感應(yīng)電流的大小，由楞次定律判斷其方向．
（2）磁感應(yīng)強度為3B0時，則由平衡條件得知，水平拉力與安培力大小相等，根據(jù)F=BIL求解．

解答 解：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢$E=\frac{△Φ}{△t}=k{l^2}$，
根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得感應(yīng)電流$I=\frac{E}{r}=\frac{{k{l^2}}}{r}$，
根據(jù)楞次定律可得電流方向為逆時針方向，
所以棒上感應(yīng)電流的方向為：b→a；
（2）當磁感應(yīng)強度增加到3B0時，安培力大小為：F安=BIl=$\frac{3{B}_{0}k{l}^{3}}{r}$；
棒的水平拉力為：F=F安=$\frac{3{B}_{0}k{l}^{3}}{r}$；
答：（1）棒中的感應(yīng)電流為$\frac{k{l}^{2}}{r}$，并說明方向b→a；
（2）需加的垂直于棒的水平拉力為$\frac{3{B}_{0}k{l}^{3}}{r}$．

點評 本題根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解感應(yīng)電動勢，由歐姆定律和安培力公式推導(dǎo)安培力的表達式，是常用的方法和思路．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．關(guān)于重力，下列說法正確的是（　�。�
A．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力
B．重力的方向總是豎直向下，所以地球上不同地方重力方向都相同
C．物體的重心（重力的等效作用點）一定在該物體上
D．同一物體在地球上不同地方所受重力不一定相同

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

1．如圖甲，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=37°角固定，M、P之間接電阻箱R，導(dǎo)軌所在空間存在勻強磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強度為B=1T．質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r．現(xiàn)從靜止釋放桿a b，測得最大速度為vm．改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示．已知軌距為L=2m，重力加速度g取l0m/s2，軌道足夠長且電阻不計．求：
（1）R=0時回路中產(chǎn)生的最大電流的大小及方向；
（2）金屬桿的質(zhì)量m和阻值r；
（3）當R=4Ω時，若ab桿由靜止釋放至達到最大速度的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q=8J，求該過程中ab桿下滑的距離x及通過電阻R的電量q．

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

18．有一水平放置的U形導(dǎo)體框處于磁感應(yīng)強度B=0.4T的勻強磁場中，與磁場方向垂直．阻值為0.5Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=5m/s向右勻速運動，框架寬L=40cm，電阻不計．則導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電動勢為0.8v 電流1.6 A，方向為b流向a（“a流向b”或“b流向a”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

5．如圖甲所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上，磁感應(yīng)強度大小為B，金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連．不計一切摩擦，不計導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g，現(xiàn)閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放．
（1）判斷金屬棒ab中電流的方向；
（2）若電阻箱R2接入電路的阻值為R2=2R1，當金屬棒下降高度為h時，速度為v，求此過程中定值電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱Q1；
（3）當B=0.40T、L=0.50m、α=37°時，金屬棒能達到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系如圖乙所示．取g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求定值電阻的阻值R1和金屬棒的質(zhì)量m．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

15．某同學(xué)根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象設(shè)計了一種發(fā)電裝置，如圖甲所示，圖乙為其俯視圖．將8塊相同磁鐵的N、S極交錯放置組合成一個高h=0.5m、半徑r=0.2m的圓柱體，其可繞固定的OO'軸轉(zhuǎn)動．圓柱外側(cè)附近每個磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小均為B=0.2T，方向都垂直于圓柱表面，相鄰兩個區(qū)域的磁場方向相反．緊靠圓柱體外側(cè)固定-根與其等長、電阻R=0.4Ω的金屬桿ab，桿與圓柱平行．從上往下看，圓柱體以ω=100rad/s的角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，設(shè)轉(zhuǎn)到如圖所示位置為t=0時刻．取g=10m/s2，π2=10．求：
（1）圓柱體轉(zhuǎn)過$\frac{1}{8}$周期的時間內(nèi)，ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大小；
（2）如圖丙所示，M、N為水平放置的平行板電容器的兩極板，極板長L0=0.314m，兩板間距d=0.125m．現(xiàn)用兩根引線將M、N分別與a、b相連．在t=0時刻，將-個電量q=+1.00×10-6C、質(zhì)量m=1.60×10-8kg的帶電粒子從緊靠M板中心處無初速度地釋放，求粒子從M板運動到N板所經(jīng)歷的時間t．不計粒子重力．
（3）t=0時刻，在如圖丙所示的兩極板問，若上述帶電粒子從靠近M板的左邊緣處以初速度v0水平射入兩極板間，而且已知粒子沿水平方向離開電場，求初速度v0的大小，并在圖中畫出粒子相應(yīng)的運動軌跡．不計粒子重力．（請自行作圖�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

2．如圖所示，兩根電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌的傾角為θ，導(dǎo)軌下端接有電阻R，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上．質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab在沿導(dǎo)軌平面且與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度為h．在此過程中（　�。�
A．金屬棒所受各力的合力所做的功為零
B．金屬棒所受各力的合力所做的功等于mgh和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和
C．恒力F與重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和
D．恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

19．如圖所示，電阻不計且足夠長的U形金屬框架放置在絕緣水平面上，框架與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，框架的寬度為L、質(zhì)量為m1；質(zhì)量為m2、電阻為R的均勻?qū)w棒ab垂直放在框架上，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B．現(xiàn)對導(dǎo)體棒施加一水平恒力F，使棒從靜止開始無摩擦地運動，當棒的運動速度達到某值時，框架開始運動．棒與框架接觸良好，框架與水平面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，重力加速度為g．
（1）求框架剛開始運動時棒的速度v應(yīng)滿足的條件．
（2）求欲使框架運動，所施加的水平恒力F的范圍．
（3）若施加于棒的水平恒力為F1，棒從靜止開始運動距離為s、速度為v'時框架開始運動，求此過程中回路中產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

20．如圖所示，兩塊相同的木板在水平壓力作用下，夾持著重量均為G的完全相同的4塊磚保持靜止不動的狀態(tài)，這時相互作用的摩擦力分別為（　�。�
A．木板對磚塊1的摩擦力大小為2GB．磚塊2對磚塊3的摩擦力為0
C．磚塊1對磚塊2的摩擦力大小為GD．磚塊3對磚塊4的摩擦力大小為0

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