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如图所示，ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距l为0.5m，导轨左端连接一个4Ω的电阻R，将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好．金属
网友投稿 2022-11-05 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示，ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距l为0.5m，导轨左端连接一个4Ω的电阻R，将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好．金属棒的电阻r大小为1Ω，导轨的电
阻不计．整个装置放在磁感强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，现对金属棒施加一水平向右的拉力F使棒从静止开始向右运动．当棒的速度达到v
0
=3m/s后保持拉力的功率恒为5W，从此时开始计时（即此时t=0），已知从计时开始直至金属棒达到稳定速度的过程中电流通过电阻R做的功为6.72J．试解答以下问题：
（1）金属棒达到的稳定速度V是多少？
（2）金属棒从t=0开始直至达到稳定速度所需的时间是多少？
（3）试估算金属棒从t=0开始，直至达到稳定速度的过程中通过电阻R的电荷量的最大值是多少？
◎ 答案
（1）电动势：E=BLv
电流：I=
E
r+R
F
安
=BIL
P=Fv
当金属棒达到稳定速度时：F
安
=F
由以上式子可得：v=
P(R+r)
BL
=5 m/s．
（2）W
R
=I
2
Rt=6.72J，
则：W
r
=I
2
rt=
W
R
4
=1.68 J
W
电
=W
R
+W
r
=8.4 J
由动能定理有：Pt-W
电
=
1
2
mv
2
-
1
2
mv
0
2
由以上式子代入数据解得：t=2 s．
（3）电荷量 Q=It
I=
E
R+r
E=
△Φ
△t
△Φ=BL△l
由以上式子可得：Q=
BL△l
R+r
在t=2 s的过程中，棒位移的最大值：△l
max
=vt=5×2m=10m
∴此过程中电荷量Q 的最大值：Q
max
=
BL△
l
max
R+r
=2 C．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距l为0.5m，导轨左端连接一个4Ω的电阻R，将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好．金属…”主要考查了你对 【动能定理】，【焦耳定律，电热】，【导体切割磁感线时的感应电动势】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/364165.html
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