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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    如图所示，水平面上有两电阻不计的金属导轨平行固定放置，间距d 为0.5米，左端通过导线与阻值为2欧姆的电阻R连接，右端通过导线与阻值为4欧姆的小灯泡L连接；在CDEF矩形区域内有竖直向上均匀磁场，CE长为2米，CDEF区域内磁场的磁感应强度B如图所示随时间t变化；在t=0s时，一阻值为2欧姆的金属棒在恒力F作用下由静止从AB位置沿导轨向右运动，金属棒与金属导轨的摩擦力为0.2N．当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡始终正常发光．求：
    （1）小灯泡的额定电流强度；
    （2）恒力F的大小；
    （3）运动到EF位置过程中金属棒的最大动能．
    分析：棒切割磁感线产生电动势，形成感应电流，金属杆向左的安培力．金属杆处于匀速时，棒受力平衡向前的拉力等于向后的安培力加上摩擦力，由已知条件可求出安培力大小，从而得出所需的拉力大小．
    解答：解：（1）在金属棒棒未进磁场，电路中总电阻：R总=RL+
    R
    2
    =4+1=5Ω 
    线框中感应电动势：E1=
    △φ
    △t
    =
    △BS
    △t
    =
    2×2×0.5
    4
    V=0.5V
    灯泡的额定电流强度：IL=
    E
    R总
    =
    0.5
    5
    A=0.1A
    （2）因灯泡中亮度不变，故在4秒末金属棒棒刚好进入磁场，且作匀速直线运动，
    此时金属棒棒中的电流强度：I=IL+IR=IL+
    ILRL
    R
    =0.1+
    0.1×4
    2
    A=0.3A
    恒力F的大小：F=FA+f=BId+f=2×0.3×0.5 N+0.2N=0.5 N  
    （3）金属棒产生感应电动势：E2=I(R+
    RLR
    RL+R
    )=0.3×(2+
    2×4
    2+4
    )V=1V
    金属棒在磁场中的速度：v=
    E2
    Bd
    =
    1
    2×0.5
    m/s=1m/s
    金属棒的加速度：a=
    v
    t
    =
    1
    4
    m/s2
    据牛顿第二定律，金属棒的质量：m=
    F-f
    a
    =
    0.3
    0.25
    kg=1.2kg
    Ek=
    mv2
    2
    =0.6J     
    答：（1）小灯泡的额定电流强度0.1A；
    （2）恒力F的大小0.5N；
    （3）运动到EF位置过程中金属棒的最大动能为0.6J．
    点评：注意导体棒切割磁感线时产生感应电动势那部分导体相当于电源．在电源内部，电流从负极流向正极．不论回路是否闭合，都设想电路闭合，由楞次定律或右手定则判断出感应电流方向，根据在电源内部电流从负极到正极，就可确定感应电动势的方向．
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    （1）物体所受摩擦力的大小和方向．
    （2）若只撤去F1，物体所受摩擦力的大小和方向．
    （3）若只撤去F2，物体所受摩擦力的大小和方向．

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    （1）ab中的感应电动势；
    （2）求电路中的电流．

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    如图所示，水平面上有一重40N的物体，受到F1=12N和F2=6N的水平力作用而保持静止．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，求：
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    （2）将F1撤去后，物体所受的摩擦力为多大？
    （3）将F2撤去后，物体所受的摩擦力为多大？

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    （1）求线圈进入磁场过程中，感应电流的最大值和通过导线横截面的电量．
    （2）求线圈进入磁场过程中，线圈中产生的焦耳热．
    （3）写出整个过程中，牵引力的功率随时间变化的关系式．

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    A、一起匀速直线运动B、一起加速运动C、B加速、A减速D、无法判断，因为A、B的质量关系及接触面间的摩擦情况未知

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