如图所示.de和fg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨.导轨间距离为L.电阻忽略不计.在导轨的上端接电动势为E.内阻为r的电源.一质量为m.电阻为R的导体棒ab水平放置于导轨下端e.g处.并与导轨始终接触良好.导体棒与金属导轨.电源.开关构成闭合回路.整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直.磁场的磁感应强度为B.方向垂直于纸面向外.已知� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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(20分)如图所示，de和fg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨，导轨间距离为L，电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为E，内阻为r的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒ab水平放置于导轨下端e、g处，并与导轨始终接触良好。导体棒与金属导轨、电源、开关构成闭合回路，整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外。已知接通开关S后，导体棒ab由静止开始向上加速运动，求：
（1）导体棒ab刚开始向上运动时的加速度以及导体棒ab所能达到的最大速度；
（2）导体棒ab达到最大速度后电源的输出功率；
（3）分析导体棒ab达到最大速度后的一段时间△t内，整个回路中能量是怎样转化的？并证明能量守恒

（1）

（2）P

（3）电源的电能转化为导体棒的机械能和电路中产生的焦耳热之和。

（1）（10分）导体棒ab刚开始运动时的速度为零，由欧姆定律

（1分）
导体棒ab受安培力

（1分）
牛顿第二定律

（1分）
导体棒ab开始运动时的加速度

（1分）
设导体棒ab向上运动的最大速度为

，当导体棒所受重力与安培力相等时，达到最大速度，回路电流为

（2分）

由欧姆定律

（2分）
得

（2分）
（2）（4分）电源的输出功率

（2分）
P

（2分）
（3）（6分）电源的电能转化为导体棒的机械能和电路中产生的焦耳热之和（1分）
△t时间内：电源的电能 △E_电=

E△t

△t （1分）
导体棒ab增加的机械能
△E_机= mg

△t = mg

△t （1分）
电路中产生的焦耳热Q=

△t=

（R+r）△t   （1分）
△t时间内，导体棒ab增加的机械能与电路中产生的焦耳热之和为△E’
△E’=△E_机 + Q                        （1分）
                        △E’=mg

△t +

（R+r）△t
整理得 △E’

△t （1分）
由此得到△E_电=△ E’，回路中能量守恒

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科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

光滑平行金属导轨M、N水平放置，导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒PQ。导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接，如图13所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。先将开关接在位置a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置b。导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长。则以下说法中正确的是（）