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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    如图1所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m．导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B．金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连．不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g．现在闭合开关S，将金属棒由静止释放．
    （1）判断金属棒ab中电流的方向；
    （2）若电阻箱R2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热Q；
    （3）当B=0.40T，L=0.50m，α=37°时，金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱R2阻值的变化关系，如图2所示．取g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求定值电阻的阻值R1和金属棒的质量m
    分析：（1）金属棒由静止释放沿导轨向下运动切割磁感线，根据右手定制判断感应电流的方向；
    （2）以金属棒为研究对象，根据动能定律可正确解答；
    （3）当金属棒的速度达到最大时，有mgsinα=BIL成立，由此写出最大速度vm和电阻R2的函数关系，根据斜率、截距的物理意义即可正确解答．
    解答：解：（1）由右手定则，金属棒ab中的电流方向为b到a．
    （2）由能量守恒，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热：
    mgh=
    1
    2
    mv2+Q
    解得：Q=mgh-
    1
    2
    mv2
    （3）设最大速度为v，切割磁感线产生的感应电动势：
    E=BLv
    由闭合电路的欧姆定律：
    I=
    E
    R1+R2

    从b端向a端看，金属棒受力如图：
    金属棒达到最大速度时满足：
    mgsinα-BIL=0
    由以上三式得：v=
    mgsinα
    B2L2
    R2+
    mgsinα
    B2L2
    R1
    由图象可知：斜率为：k=
    60-30
    2
    m/s?Ω=15m/s?Ω    ，纵截距为v0=30m/s，得到：
    v0=
    mgsinα
    B2L2
    R1
    mgsinα
    B2L2
    =k
    解得：R1=2.0Ω，m=0.1kg．
    答：值电阻的阻值R1=2.0Ω，金属棒的质量m=0.1kg．
    点评：电磁感应问题经常与电路、受力分析、功能关系等知识相结合，是高中知识的重点，该题中难点是第三问，关键是根据物理规律写出两坐标物理量之间 的函数关系．
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2004?北京）如图1所示，两根足够长的直金属导轨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．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
    （1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
    （2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v 时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
    （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图1所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，电阻为r．导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小为B．金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连，且R1=3r．不计一切摩擦，不计导轨的电阻，重力加速度为g．现在闭合开关S，将金属棒由静止释放．
    （1）若电阻箱R2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻R1上产生的焦耳热QR1．；
    （2）当B=0.40T，L=0.50m，α=37°时，金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱R2阻值的变化关系如图2所示，求金属棒的电阻r和质量m．（取g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图1所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距为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2甲所示．一开始为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，已知当t=2s时，F恰好为零．求：
    （1）当t=2s时，磁感应强度B的大小；
    （2）当t=3s时，外力F的大小和方向；
    （3）当t=4s时，突然撤去外力F，当金属棒下滑速度达到稳定时，导体棒ab两端的电压为多大；
    （4）请在图2乙中画出前4s外力F随时间的变化情况．精英家教网

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图1所示，两根足够长、电阻不计的光滑金属导轨相距为L1=1m，导轨与平面成θ=30°角，上端接一个阻值为R=1.5Ω电阻；质量为m=0.2kg、阻值为r=0.5Ω的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端L2=4m，棒与导轨垂直并保持良好接触．整个装置处于一垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图2甲所示．开始时，为保持ab静止，在棒上加一平行于斜面的外力F，当t=2s时，F恰好为零．求：
    （1）在0-3s时间内磁感应强度的变化率△B/△t=？
    （2）t=2.5s时，外力F的大小及方向．
    （3）在t=4s时，突然撤去外力，当金属棒在以后运动达到稳定时其两端的电压Uab=？
    （4）在图2乙中画出前4s内外力F随时间的变化图象（以沿斜面向上为力的正方向）
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网（1）如图1所示，两根足够长的平行导轨，间距L=0.3m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5T．一根直金属杆MN以v=2m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好．杆MN的电阻r1=1Ω，导轨的电阻可忽略．求杆MN中产生的感应电动势E1．
    （2）如图2所示，一个匝数n=100的圆形线圈，面积S1=0.4m2，电阻r2=1Ω．在线圈中存在面积S2=0.3m2垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图3所示．求圆形线圈中产生的感应电动势E2
    （3）有一个R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图1中的导轨和图2中的圆形线圈相连接，b端接地．试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa．

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