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    精英家教网如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在统一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻．一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=16m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后闭合回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=3：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．
    求：（1）棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q
    （2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2
    （3）外力做的功WF．
    分析：（1）根据运动学公式求出时间，根据电量的公式求解通过电阻R的电荷量q．
    （2）撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少．
    （3）根据动能定理求解外力做的功WF．
    解答：解：（1）棒匀加速运动所用时间为t，有：
    1
    2
    at2=x，得：
      t=
    2x
    a
    =
    2×16
    2
    s=4s
     根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为：
     
    .
    I
    =
    .
    E
    R+r
    =
    △φ
    t(R+r)
    =
    BLx
    t(R+r)
    =
    0.4×0.5×16
    4×(0.3+0.1)
    A=2A
    通过电阻R的电荷量：q=
    .
    I
    t=2×4C=8C
    （2）撤去外力前棒做匀加速运动，撤去外力瞬时棒的速度为：
      v=at=2×4m/s=8m/s
    撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，
    再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少．
    Q2=△EK=
    1
    2
    mv2=
    1
    2
    ×0.1×82    =3.2J
    （3）根据题意在撤去外力前的焦耳热为：
      Q1=3Q2=3×3.2J=9.6J
    撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其大小等于焦耳热Q1）、重力不做功共同使棒的动能增大，
    根据动能定理有：△EK=WF-Q1
    则：WF=△EK+Q1=3.2+9.6=12.8（J）
    答：（1）棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q为8C．（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2为3.2J．（3）外力做的功WF为12.8J．
    点评：解决该题关键要分析物体的运动情况，清楚运动过程中不同形式的能量的转化，知道运用动能定理求解变力做功．
    练习册系列答案
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    如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：
    （1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；
    （2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q．

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    （1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；
    （2）金属棒MN做匀加速直线运动所需外力随时间变化的表达式；
    （3）外力做的功WF．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，一对光滑的平行金属导轨（电阻不计）固定在同一水平面内，导轨足够长且间距为L，左端接有阻值为R的电阻，一质量为m、长度为L的金属棒MN放置在导轨上，金属棒的电阻为r，整个装置置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始做加速运动，保持外力的功率为P不变，经过时间t金属棒最终做匀速运动．求：
    （1）金属棒匀速运动时的速度是多少？
    （2）t时间内回路中产生的焦耳热是多少？

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    精英家教网如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力F作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒运动一段距离时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2：1，且在外力F作用过程中，回路中产生的焦耳热Q1=6.4J，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求
    （1）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；
    （2）外力做的功WF及F作用的过程中棒的位移x；
    （3）开始运动后2s末时刻回路中的瞬时热功率P热和外力F做功的瞬时功率PF．

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