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题目
题型:上海高考真题难度:来源:
如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为L=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在x≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感应强度B=0.5T。一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以V0=2m/s的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s2、方向和初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好。求:  
(1)电流为零时金属杆所处的位置; 
(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向; 
(3)保持其他条件不变,而初速度V0取不同值,求开始时F的方向与初速度V0取值的关系。
答案
解:(1)感应电动势E=BLV,I=E/R
所以I=0时,V=0
有x=V02/2A=1m
(2)最大电流Im=BLV0/R
I′=Im/2=BLV0/2R
安培力f=I′BL=B2L2V0/2R=0.02N
向右运动时F+f=ma,F=ma-f=0.18N,方向与x轴相反
向左运动时F-f=ma,F=ma+f=0.22N,方向与x轴相反
(3)开始时V=V0,f=ImBL=B2L2V0/R
F+f=ma,F=ma-f=ma-B2L2V0/R
所以,当V0<maR/B2L2=10m/s时,F>0,方向与x轴相反
当V0>maR/B2L2=10m/s时,F<0,方向与x轴相同
核心考点
试题【如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为L=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在x≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感应强度】;主要考察你对电磁感应等知识点的理解。[详细]
举一反三
如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2,两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为μ,已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度v0沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
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如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足(单位:m)。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。求:
(1)外力F的最大值;
(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;
(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。
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水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(如图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如下图。(取重力加速度g=10m/s2
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?    
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如图所示,顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r。导体棒与导轨接触点的a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时,导体棒位于顶角O处,求:
(1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。
(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。
(3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q。
(4)若在t0时刻将外力F撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。
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图中EF、GH为平行的金属导轨,其电阻可不计,R为电阻器,C为电容器,AB为可在EF和CH上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆AB
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A、匀速滑动时,I1=0,I2=0
B、匀速滑动时,I1≠0,I2≠0
C、加速滑动时,I1=0,I2=0
D、加速滑动时,I1≠0,I2≠0
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