如图所示.光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内.MN.PQ平行且足够长.两轨道间的宽度L=0.50m．轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻．轨道处于磁感应强度大小B=0.40T.方向竖直向下的匀强磁场中．质量m=0.50kg的导体棒ab垂直于轨道放置．在沿着轨道方向向右的力F作用下.导体棒由静止开始运动.导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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如图所示，光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够长，两轨道间的宽度L=0.50m．轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻．轨道处于磁感应强度大小B=0.40T，方向竖直向下的匀强磁场中．质量m=0.50kg的导体棒ab垂直于轨道放置．在沿着轨道方向向右的力F作用下，导体棒由静止开始运动，导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直．不计轨道和导体棒的电阻，不计空气阻力．
（1）若力F的大小保持不变，且F=1.0N．求
a．导体棒能达到的最大速度大小v_m；
b．导体棒的速度v=5.0m/s时，导体棒的加速度大小a．
（2）若力F的大小是变化的，在力F作用下导体棒做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小a=2.0m/s²．从力F作用于导体棒的瞬间开始计时，经过时间t=2.0s，求力F的冲量大小I．

（1）a．导体棒达到最大速度v_m时受力平衡F=F_安m
此时，F安m=B

BLvm

L
解得：v_m=12.5m/s
b．导体棒的速度v=5.0m/s时，感应电动势E=BLv=1.0V
导体棒上通过的感应电流I=

=2.0A
导体棒受到的安培力F_安=BIL=0.40N
根据牛顿第二定律，解得：a=

F-F安

=1.2m/s2
（2）t=2s时，金属棒的速度v₁=at=4.0m/s
此时，导体棒所受的安培力F安1=

B2L2v1

=0.32N
时间t=2s内，导体棒所受的安培力随时间线性变化，
所以，时间t=2s内，安培力的冲量大小I安=

F安1

t=0.32N?s
对导体棒，根据动量定理I-I_安=mv₁-0
所以，力F的冲量I=mv₁+I_安=2.32N?s
答：
（1）若力F的大小保持不变，且F=1.0N．a．导体棒能达到的最大速度大小v_m为12.5m/s．
b．导体棒的速度v=5.0m/s时，导体棒的加速度大小a是1.2m/s²．
（2）力F的冲量大小I是2.32N?s．

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（1）金属棒到达底端时，电阻R两端的电压U多大；
（2）金属棒从ab处由静止开始下滑，到达底端cd的过程中，通过电阻R的电量q；
（3）用外力将金属棒以恒定的速率v从轨道的低端cd拉回与圆心等高的ab处的过程中，电阻R产生的热量Q．

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A．金属棒所受合外力所做的功等于mgh与电阻R上产生的热量之和

B．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量

C．金属棒受到的合外力所做的功为零

D．恒力F与安培力的合力所做的功为mgh

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如图所示，通电导线棒的质量为m=20g，通以1.2A的电流，放在水平放置的导轨PQ和MN上，两导轨平行，间距为0.25m，导线棒ab跟导轨间动摩擦因素为0.2，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，求：磁感应强度多大时，ab棒恰能匀速运动？（g取10m/s²）

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（1）请通过分析推导出水平拉力F的大小随横坐标x变化的关系式；
（2）如果已知导体棒从x=0运动到x=x₀的过程中，力F做的功为W，求此过程回路中产生的焦耳热Q；
（3）若B₀=0.1T，k=0.2T/m，R₀=0.1Ω，r=0.1Ω/m，L=0.5m，a=4m/s²，求导体棒从x=0运动到x=1m的过程中，通过电阻R₀的电荷量q．

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A．