(14分)如图所示，两条互相平行且足够长的光滑金属导轨位于水平面内，导轨间距l=0.2 m，在导轨的一端接有阻值R=3 Ω的电阻，在x≥0处有一垂直水平面向下的匀强磁场，磁感强度B=0.5 T。一质量m =0. 1kg，电阻r=2 Ω的金属棒垂直搁在导轨上，并以v0=20 m/s的初速度进入磁场，在水平拉力F的作用下作匀减速直线运动，加速度大小a=2 m/s2。棒与导轨接触良好，其余电阻均不计。求：
(1)第一次电流为零时金属棒所处的位置；
(2)电流第一次减少为最大值的一半时拉力F的大小及其功率；
(3)金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中，电阻R上产生的热量为1.6 J，求该过程中拉力F所做的功。
(1)
(2) 
(3) 
【解析】
试题分析：本题是电磁感应与力学知识的综合，安培力是联系这两部分的桥梁．
(1)由法拉第电磁感应律得
，根据闭合电路欧姆定律有
，于是可知电流与速度成正比，当电流第一次为零时，金属棒的速度为零，即
时，
根据运动学公式得第一次电流为零时金属棒通过的位移为
(2) 金属棒刚开始运动时，回路中电流最大，根据闭合电路欧姆定律得最大电流为
若
，则金属棒的速度
则金属棒所受的安培力为
可知
又根据牛顿第二定律得
故
则功率为
(3) 设金属棒克服安培力做功为
，拉力做功为
，由动能定理可知：
金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中，电阻R上产生的热量为
，则根据焦耳定律知回路中产生的总热量为
根据功能关系知，回路中产生的焦耳热等于金属棒克服安培力做功，则得
联立以上各式解得
考点：本题考查电磁感应中的电路、力与运动、能量转换等知识点，考查考生对电磁感应电路分析，电磁感应中受力分析和运动情况分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用．
名校课堂系列答案科目：高中物理 来源： 题型：
（本题14分）如图所示，AB为水平轨道，A、B间距离s=1m，BCD是半径为R=0.2m的竖直半圆形轨道，B为两轨道的连接点，D为轨道的最高点，整个轨道处于竖直向下的匀强电场中，场强大小为E=
。一带正电
的小物块质量为m=0.5kg，它与水平轨道间的动摩擦因数均为μ=0.1。小物块在F=10N的水平恒力作用下从A点由静止开始运动，到达B点时撤去力F，小物块刚好能到达D点，试求：(g=10m/s2)
（1）撤去F时小物块的速度大小；
（2）在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功。
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科目：高中物理 来源：2014届贵州贵阳北京师范大学贵阳附属中学高三上第一次月考物理试卷（解析版） 题型：计算题
(14分）如图所示，质量M=0.2kg的长板静止在水平地面上，与地面间动摩擦因数μ1＝0.1，另一质量m=0.1kg的带正电小滑块以v0=8m/s初速滑上长木板，滑块与长木板间动摩擦因数μ2＝0.5，小滑块带电量为q＝2×10－3C，整个运动过程始终处于水平向右的匀强电场中，电场强度E＝1×102N/C，（
m/s2）求：
（1）刚开始时小滑块和长板的加速度大小各为多少.
（2）小滑块最后停在距木板左端多远的位置.
（3）整个运动过程中产生的热量.
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科目：高中物理 来源：2012-2013学年上海市奉贤区高三11月调研测试物理试卷（解析版） 题型：计算题
(14分）如图所示，高为0.3m的水平通道内，有一个与之等高的质量为M＝1.2kg表面光滑的立方体，长为L＝0.2m的轻杆下端用铰链连接于O点，O点固定在水平地面上竖直挡板的底部（挡板的宽度可忽略），轻杆的上端连着质量为m＝0.3kg的小球，小球靠在立方体左侧。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
（1）为了使轻杆与水平地面夹角
＝37°时立方体平衡且不动，作用在立方体上的水平推力F1应为多大？
（2）若立方体在F2＝4.5N的水平推力作用下从上述位置由静止开始向左运动，则刚要与挡板相碰时其速度多大？
（3）立方体碰到挡板后即停止运动，而轻杆带着小球向左倒下碰地后反弹恰好能回到竖直位置，若小球与地面接触的时间为t＝0.05s，则小球对地面的平均冲击力为多大？
（4）当杆回到竖直位置时撤去F2，杆将靠在立方体左侧渐渐向右倒下，最终立方体在通道内的运动速度多大？
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科目：高中物理 来源：2012-2013学年江苏省高三第一次质量检测物理试卷（解析版） 题型：计算题
（本小题14分）如图所示为车站使用的水平传送带的模型，它的水平传送带的长度为L=8 m，传送带的皮带轮的半径均为R=0．2 m，传送带的上部距地面的高度为h=0．45 m，现有一个旅行包（视为质点）以v0=10 m/s的初速度水平地滑上水平传送带。已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为 µ=0．6． （g取10 m/s2．）试讨论下列问题：
（1）若传送带静止，旅行包滑到B端时，人若没有及时取下，旅行包将从B端滑落。则包的落地点距B端的水平距离为多少?
（2）设皮带轮顺时针匀速转动，并设水平传送带长度仍为8 m，旅行包滑上传送带的初速度恒为10 m/s。当皮带轮的角速度ω值在什么范围内，旅行包落地点距B端的水平距离始终为（1）中所求的水平距离?若皮带轮的角速度ω1=40 rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少?
（3）设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，在图所示的坐标系中画出旅行包落地点距B端的水平距离s随皮带轮的角速度ω变化的图象．
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科目：高中物理 来源：2013届广东省广州市高二上学期期中考试物理卷 题型：选择题
（本题14分）如图所示，AB为水平轨道，A、B间距离s=1m，BCD是半径为R=0.2m的竖直半圆形轨道，B为两轨道的连接点，D为轨道的最高点，整个轨道处于竖直向下的匀强电场中，场强大小为E=
。一带正电
的小物块质量为m=0.5kg，它与水平轨道间的动摩擦因数均为μ=0.1。小物块在F=10N的水平恒力作用下从A点由静止开始运动，到达B点时撤去力F，小物块刚好能到达D点，试求：(g=10m/s2)
（1）撤去F时小物块的速度大小；
（2）在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功。
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