[题目]如图所示.两根间距为L的平行金属导轨.其cd右侧水平.左侧为竖直的画弧.圆弧半径为r.导轨的电阻与摩擦不计.在导轨的顶端接有阻值为R1的电阻.整个装置处在竖直向上的匀强磁场中.现有一根阻值为R2.质量为m的金属杆.在水平拉力作用下.从图中位置ef由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动.金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好.开始运动后.经时� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示，两根间距为L的平行金属导轨，其cd右侧水平，左侧为竖直的画弧，圆弧半径为r，导轨的电阻与摩擦不计，在导轨的顶端接有阻值为R1的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。现有一根阻值为R2、质量为m的金属杆，在水平拉力作用下，从图中位置ef由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好。开始运动后，经时间t1，金属杆运动到cd时撤去拉力，此时理想电压表的示数为U，此后全属杆恰好能到达圆弧最高处ab。重力加速度为g。求：

（1）金属杆从ef运动到cd的过程中，拉力F随时间t变化的表达式；

（2）金属杆从ef运动到cd的过程中，电阻R1上通过的电荷量；

（3）金属杆从cd运动到ab的过程中，电阻R1上产生的焦耳热。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

利用法拉第电磁感应定律和电流公式联合求解。

根据能量守恒定律求出回路产生的总焦耳热，再求出R1上产生的焦耳热。

(1) 金属杆运动到cd时，由欧姆定律可得

由闭合电路的欧姆定律可得 E1＝I1(R1＋R2)

金属杆的速度 v1＝at1

由法拉第电磁感应定律可得 E1＝BLv1

解得：；

由开始运动经过时间t，则 v=at

感应电流

金属杆受到的安培力 F安 =BIL

由牛顿运动定律 F－F安＝ma

可得；

(2) 金属杆从 ef运动到cd过程中，位移

电阻R1上通过的电荷量：

联立解得：；

(3) 金属杆从cd运动到ab的过程中，由能量守恒定律可得

因此电阻R1上产生的焦耳热为

可得

。

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_________、_________、_________、_________、________、

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（1）在图中画线代替导线完成实验电路图，要求接通电源后电流由a流向b

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①按图接线；

②保持开关S断开，读出台秤示数m0；

③闭合开关S，调节R的阻值使电流大小适当，

此时台秤仍有读数，然后读出并记录台秤示数m1和____________

④用米尺测量_________________

（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得到B＝_________。

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