精英家教網(wǎng)平行金屬導軌MN豎直放置于絕緣水平地板上，如右圖所示，金屬桿PQ可以緊貼導軌無摩擦滑動，導軌間除固定電阻R以外，其它部分電阻不計，勻強磁場B垂直穿過導軌平面，以下有兩種情況：第1次，先閉合開關(guān)S，然后從圖中位置由靜止釋放PQ，經(jīng)一段時間后PQ勻速到達地面；第2次，先從同一高度由靜止釋放PQ，當PQ下滑一段距離后突然閉合開關(guān)S，最終PQ也勻速到達了地面．設(shè)上述兩種情況PQ由于切割磁感線產(chǎn)生的電能分別為W1、W2，則可以判定（　�。�
A、W1＞W(wǎng)2B、W1=W2C、W1＜W2D、以上結(jié)論都不正確
分析：兩種情況金屬桿最終勻速運動，受到的安培力與重力平衡，根據(jù)法拉第電磁感應定律、歐姆定律、安培力公式、平衡條件列式，可得到勻速運動的速度表達式，再根據(jù)功能關(guān)系進行分析即可．
解答：解：設(shè)金屬桿勻速運動的速度為v．則由E=BLv，I=
E
R
，F(xiàn)A=BIL
得安培力為：FA=
B2L2v
R

根據(jù)平衡條件有：FA=mg
則得：v=
mgR
B2L2

可知金屬桿兩次勻速運動的速度相同，根據(jù)功能關(guān)系可知，金屬桿的重力勢能減少轉(zhuǎn)化為桿的動能和電能，由于桿獲得的動能相同，所以兩種情況下，桿由于切割磁感線產(chǎn)生的電能相等，即W1=W2．
故選：B．
點評：本題關(guān)鍵有兩點：會推導安培力的表達式；二是會運用能量守恒定律分析電能關(guān)系．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖，兩根相距為d的足夠長的光滑平行金屬導軌位于豎直的xOy平面內(nèi)，導軌與豎直軸Oy平行，其一端接有阻值為R的電阻．在y＞0的一側(cè)整個平面內(nèi)存在著與xOy平面垂直的勻強磁場，磁感應強度為B．一質(zhì)量為m的金屬直桿MN與金屬導軌垂直，可在導軌上滑動，當t=0時金屬桿MN位于y=0處，速度為v0，方向沿y軸的正方向．在MN向上運動的過程中，有一平行于y軸的拉力F作用于金屬桿MN上，以保持其做勻速直線運動．設(shè)除電阻R外，所有其他電阻都可以忽略．問：
（1）通過電阻R的電流為多少？方向如何？
（2）金屬桿在向上運動的過程中拉力F的大小和方向如何？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab，導軌的電阻不計，整個裝置處于磁感應強度為B=0.5T的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表示數(shù)U隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．求：
（1）金屬桿在第5秒末的瞬時速度；
（2）金屬桿所受外力F隨時間t變化的關(guān)系式；
（3）若在5秒時間內(nèi)電阻R上所產(chǎn)生的焦耳熱為12.5J，求在這段時間內(nèi)外力F做的功．
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科目：高中物理 來源： 題型：

平行金屬導軌MN豎直放置于絕緣水平地板上，如圖1-8所示，金屬桿PQ可以緊貼導軌無摩擦滑動，導軌間除固定電阻R以外，其他部分電阻不計，勻強磁場B垂直穿過導軌平面，以下有兩種情況：第一次，先閉合開關(guān)S，然后從圖中位置由靜止釋放PQ，經(jīng)一段時間后PQ勻速到達地面；第二次，先從同一高度由靜止釋放PQ，當PQ下滑一段距離后突然閉合開關(guān)S，最終PQ也勻速到達了地面.設(shè)上述兩種情況PQ由于切割磁感線產(chǎn)生的電能（都轉(zhuǎn)化為熱）分別為W1、W2，則可以判定（　�。�

圖1-8

A.W1＞W(wǎng)2　             B.W1=W2

C.W1＜W2　?　　     D.以上結(jié)論都不正確

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根相距為d的足夠長的光滑平行金屬導軌位于豎直的xOy平面內(nèi)，導軌與豎直軸Y平行，其一端接有阻值為R的電阻。在y>O的一側(cè)整個平面內(nèi)存在著與xOy平面垂直的非均勻磁場，磁感應強度B隨Y的增大而增大，B=ky，式中的k是一常量。一質(zhì)量為m的金屬直桿MN與金屬導軌垂直，可在導軌上滑動。當t=0時金屬桿MN位丁y=0處，速度為Ⅶ方向沿y軸的正方向。在MN向上運動的過程中，有一平行y軸的拉力F作用于金屬桿MN上，以保持其加速度方向豎直向下，大小為重力加速度g。設(shè)除電阻R外，所有其他電阻都可以忽略。

問：（1）當金屬桿的速度大小為時，同路中的感應電動勢多大?

    （2）金屬桿在向上運動過程中拉力F與時間t的關(guān)系如何?

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