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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角，导轨间接一阻值为3Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计．在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为d=0.5m．导体棒a的质量为m1=0.1kg、电阻为R1=6Ω；导体棒b的质量为m2=0.2kg、电阻为R2=3Ω，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好．现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，且当a刚出磁场时b正好进入磁场．（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2，a、b电流间的相互作用不计），求：
    （1）在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比；
    （2）在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量；
    （3）M、N两点之间的距离．
    分析：根据闭合电路欧姆定律，可求Q=I2Rt，由导体棒匀速运动受力平衡，可求得运动速度，电动势，进而求得焦耳热；有运动学公式求出M、N两点之间的距离．
    解答：解：（1）由焦耳定律得，Q=I2Rt，得
    Q1
    Q2
    =
    I12R1t
    I
    2
    2
    R2t
    ，又根据串并联关系得，I1=
    1
    3
    I2    ，解得；  
    Q1
    Q2
    =
    2
    9
                                     
        （2）设整个过程中装置上产生的热量为Q
           由Q=m1gsinα?d+m2gsinα?d，可解得Q=1.2J                                 
       （3）设a进入磁场的速度大小为v1，此时电路中的总电阻R总1=（6+
    3×3
    3+3
    ）Ω=7.5Ω    
    由m1gsinα=
    B2L2v1
    R总1
     和m2gsinα=
    B2L2v2
    R总2
    ，可得
    v1
    v2
    =
    m1R总1
    m2R总2
    =
    3
    4
                      
    又由v2=v1+a
    d
    v1
    ，得v2=v1+8×
    0.5
    v1
                                               
    由上述两式可得v12=12（m/s）2，v22=
    16
    9
     v12
    M、N两点之间的距离△s=
    v
    2
    2
    2a
    -
    v
    2
    1
    2a
    =
    7
    12
     m        
    答案为   （1）在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比
    2
    9

    （2）在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量1.2J
    （3）M、N两点之间的距离
    7
    12
    m
    点评：考查了电磁感应定律，闭合电路欧姆定律及焦耳热的综合应用．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，导轨平面与水平面的夹角为θ，导轨的下端接有电阻．当导轨所在空间没有磁场时，使导体棒ab以平行导轨平面的初速度v0冲上导轨平面，ab上升的最大高度为H；当导轨所在空间存在方向与导轨平面垂直的匀强磁场时，再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨平面，ab上升的最大高度为h．两次运动中导体棒ab始终与两导轨垂直且接触良好．关于上述情景，下列说法中正确的是（　　）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为α=30°，导轨电阻不计，导轨处在垂直导轨平面斜向上的有界匀强磁场中．两根电阻都为R=2Ω、质量都为m=0.2kg的完全相同的细金属棒ab和cd垂直导轨并排靠紧的放置在导轨上，与磁场上边界距离为x=1.6m，有界匀强磁场宽度为3x=4.8m．先将金属棒ab由静止释放，金属棒ab刚进入磁场就恰好做匀速运动，此时立即由静止释放金属棒cd，金属棒cd在出磁场前已做匀速运动．两金属棒在下滑过程中与导轨接触始终良好（取重力加速度g=10m/s2）．求：
    （1）金属棒ab刚进入磁场时棒中电流I；
    （2）金属棒cd在磁场中运动的过程中通过回路某一截面的电量q；
    （3）两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上横放着两根导体棒ab和cd．设两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B．开始时ab和cd两导体棒有方向相反的水平初速，初速大小分别为v0和2v0，求：
    （1）从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热．
    （2）当ab棒的速度大小变为
    v04
    ，回路中消耗的电功率的可能值．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53°夹角固定放置，导轨间连接一阻值为6Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计．在两平行虚线m、n间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场．导体棒a的质量为ma=0.4kg，电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量为mb=0.1kg，电阻Rb=6Ω；它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好．a、b从开始相距L0=0.5m处同时将它们由静止开始释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时，a正好进入磁场（g取10m/s2，不计a、b之间电流的相互作用）．求：
    （1）当a、b分别穿越磁场的过程中，通过R的电荷量之比；
    （2）在穿越磁场的过程中，a、b两导体棒匀速运动的速度大小之比；
    （3）磁场区域沿导轨方向的宽度d为多大；
    （4）在整个过程中，产生的总焦耳热．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2011?湖南模拟）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距为l=0.5m，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，整个导轨平面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小B=0.4T，方向垂直导轨平面，在导轨上垂直导轨放置两金属棒ab和cd，长度均为0 5m，cd棒的质量m=0.2kg、电阻R=0.2Ω，不计ab棒和金属导轨的电阻，两棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动．现ab棒在外力作用下，始终以恒定速度v=1.5m/s沿着导轨向上滑动，cd棒则由静止释放，g取10m/s2．求：
    （1）刚释放cd棒时cd棒所受合力的大小和方向；
    （2）闭合回路中的最大电流和金属棒cd的最终速度．

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