如图所示.两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内.相距0.3m.导轨左端PQ间用电阻R=0.2Ω相连接.导轨电阻不计.导轨上停放着一金属杆MN.杆的电阻为0.1Ω.质量为0.1kg.始终与导轨保持良好接触.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.磁感强度为0.5T．现对金属杆施加适当的水平力.使杆由静止开始沿导轨匀加速运动.问:(1)要使P点电势高� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

如图所示，两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内，相距0.3m，导轨左端PQ间用电阻R=0.2Ω相连接，导轨电阻不计，导轨上停放着一金属杆MN，杆的电阻为0.1Ω，质量为0.1kg，始终与导轨保持良好接触，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感强度为0.5T．现对金属杆施加适当的水平力，使杆由静止开始沿导轨匀加速运动，问：
（1）要使P点电势高于Q点电势，杆应向哪个方向运动？
（2）当金属杆的速度v=2m/s时，电阻R上消耗的电功率多大？
（3）要使电阻R上的电压每秒均匀增加0.05V，杆的加速度a应为多大？

分析：（1）由右手定则判断出杆的运动方向．
（2）由E=BLv求出感应电动势，然后由欧姆定律求出感应电流，最后由电功率公式求出电阻消耗的电功率．
（3）由E=BLv与欧姆定律可以求出杆的加速度．

解答：解：（1）由右手定则可知，金属杆应向右运动时，电流方向由N向M，在外电路，P点电势高于Q点电势；
（2）杆切割磁感线产生感应电动势：E=BLv=0.5×0.3×2=0.3V，
由闭合电路欧姆定律，电路电流：I=

R+r

0.3

0.2+0.1

=1A，
R消耗的电功率：P=I²R=（1A）²×0.2Ω=0.2W；
（3）杆切割磁感线产生感应电动势：E=BLv=Blat，
电阻R两端电压：U=

R+r

BLaR

R+r

t，
每秒内电阻R两端电压增加：△U=

BLaR

R+r

，
解得：a=0.5m/s²；
答：（1）要使P点电势高于Q点电势，杆应向右运动；
（2）当金属杆的速度v=2m/s时，电阻R上消耗的电功率为0.2W；
（3）要使电阻R上的电压每秒均匀增加0.05V，杆的加速度a应为0.5m/s²．

点评：本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，考查综合应用物理知识解决问题的能力．

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如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨所在空间有一与导轨平面垂直的匀强磁场．导轨上有一个金属棒，金属棒与两导轨垂直且接触良好，在沿着斜面向上且与棒垂直的拉力F作用下，金属棒沿导轨匀速上滑，则下列说法正确的是（　　）

A．拉力做的功等于棒的机械能的增量

B．合力对棒做的功等于棒的动能的增量

C．拉力与棒受到的磁场力的合力为零

D．拉力对棒做的功与棒重力做的功之差等于回路中产生的电能

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如图所示，两根光滑的平行金属导轨MN、PQ处于同一水平面内，相距L=0.5m，导轨的左端用R=3Ω的电阻相连，导轨电阻不计，导轨上跨接一电阻r=1Ω的金属杆ab，质量m=0.2kg，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，现对杆施加水平向右的拉力F=2N，使它由静止开始运动，求：
（1）杆能达到的最大速度为多大？最大加速度为多大？
（2）杆的速度达到最大时，a、b两端电压多大？此时拉力的瞬时功率多大？
（3）若已知杆从静止开始运动至最大速度的过程中，R上总共产生了10.2J的电热，则此过程中拉力F做的功是多大？此过程持续时间多长？
（4）若杆达到最大速度后撤去拉力，则此后R上共产生多少热能？其向前冲过的距离会有多大？

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如图所示，两根光滑的金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直于斜面向上，质量为m的导体棒放在导轨上，并在沿斜面向上的恒力F作用下匀速向上滑，导轨及导体棒的电阻均可忽略．则对导体棒上升高度h的过程中的分析其中正确的是（　　）