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    如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1＝1m，导轨平面与水平面成θ＝30°角，上端连接阻值R＝1.5Ω的电阻；质量为m＝0.2kg、阻值r＝0.5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L2＝4m，棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。（g=10m/s2）

    （1）保持ab棒静止，在0～4s内，通过金属棒ab的电流多大？方向如何？
    （2）为了保持ab棒静止，需要在棒的中点施加了一平行于导轨平面的外力F，求当t＝2s时，外力F的大小和方向；
    （3）5s后，撤去外力F，金属棒将由静止开始下滑，这时用电压传感器将R两端的电压即时采集并输入计算机，在显示器显示的电压达到某一恒定值后，记下该时刻棒的位置，测出该位置与棒初始位置相距2.4m，求金属棒此时的速度及下滑到该位置的过程中在电阻R上产生的焦耳热。

    （1）方向由a→b。     （2）方向沿导轨斜面向上。
    （3）  

    解析试题分析：解：（1）在0～4s内，由法拉第电磁感应定律：
                                  
    由闭合电路欧姆定律：
                                      
    方向由a→b。                                                              
    （2）当t＝2s时，ab棒受到沿斜面向上的安培力
                                      
    对ab棒受力分析，由平衡条件：
                                                        
       
    方向沿导轨斜面向上。                                                       
    （3）ab棒沿导轨下滑切割磁感线产生感应电动势，有：

    产生的感应电流　                                
    棒下滑至速度稳定时，棒两段电压也恒定，此时ab棒受力平衡，有：
                                                                
    解得：
                   
    由动能定理，得
                                               
        
    ∴                                  
    考点：导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．
    点评：解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，以及导体棒切割产生的感应电动势E=BLv．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定放置在水平面上，间距L=0.2m，一端通过导线与阻值R=1Ω的电阻连接；导轨上放一质量m=0.5kg的金属杆，金属杆与导轨垂直，接触良好，金属杆与导轨的电阻均忽略不计．整个装置处于竖直向上的大小B=0.5T的匀强磁场中，现用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，金属杆运动的v-t图象如图乙所示．
    求：
    （1）拉力F的大小及电路的发热功率；
    （2）在0～10s内，通过电阻R上的电量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定放置在水平面上，间距L=0.2m，一端通过导线与阻值为R=1Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m=0.5kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻均忽略不计．整个装置处于竖直向上的大小为B=0.5T的匀强磁场中．现用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，金属杆运动的v-t图象如图乙所示．（取重力加速度g=10m/s2）求：
    （1）t=10s时拉力的大小及电路的发热功率．
    （2）在0～10s内，通过电阻R上的电量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，两根足够长的平行导轨处在与水平方向成θ角的斜面上，θ=370，导轨电阻不计，间距L=0.3m．在斜面上加有磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场．导轨底端接一个阻值R=1Ω的电阻．质量m=1kg、电阻r=2Ω的金属棒ab横跨在平行导轨间，棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，金属棒从距底端高为h1=2.0m处以平行于导轨向上的初速度v0=10m/s上滑，滑至最高点时高度为h2=3.2m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．
    （1）求ab棒上升至最高点的过程中，通过电阻R的电量q和电阻R产生的焦耳热Q．
    （2）若ab棒固定在导轨上的初始位置，磁场按图乙所示规律变化（2.5×10-2～7.5×10-2s内是正弦规律变化），电阻R在一个周期内产生的焦耳热为Q=5J，取π2=10，求B0．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．用与导轨平行且向上的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆ab沿导轨向上运动，最终将做匀速运动．当改变拉力F的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图乙所示．
    （1）金属杆ab在匀速运动之前做什么运动？
    （2）若m=0.25kg，L=0.5m，R=0.5Ω，取重力加速度g=10m/s2，试求磁感应强度B的大小及θ角的正弦值sin θ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，两根足够长，电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m，导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接阻值R=1.5Ω的电阻；质量为m=0.2kg，阻值r=0.5Ω的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L2=4m，棒与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示，为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，g=10m/s2求：
    （1）当t=1s时，外力F的大小和方向；
    （2）4s后，撤去外力F，金属棒将由静止开始下滑，这时用电压传感器将R两端的电压即时采集并输入计算机，在显示器显示的电压达到某一恒定值后，记下该时刻棒的位置，测出该位置与棒初始位置相距207.90cm，求棒下滑该距离过程中电阻R上产生的焦耳热．

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