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电磁感应现象中的切割类问题
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如图所示，ef，gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻，将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导
网友投稿 2023-04-19 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示，ef，gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻，将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为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．试解答以下问题．
（1）若施加的水平外力恒为F=8N，则金属棒达到的稳定速度v
1
是多少？
（2）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v
2
是多少？
（3）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒的速度达到v
3
=2.5m/s时的加速度是多少？
（4）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒从开始运动到速度v
4
=2m/s的过程中电阻R产生的热量为6.45J，则该过程所需的时间是多少？
◎ 答案
（1）由E=BLv、I=
E
R+r
和F=BIL知
F=
B
2
L
2
v
R+r
代入数据解得 v
1
=4m/s
（2）由
F=
B
2
L
2
v
R+r
和P=Fv得
v
2
=
P(R+r)
BL
代入数据后得
v
2
=
18×2
2×1
m/s=3m/s
．
（3）由P=Fv
3
E=BLv
3
根据闭合电路欧姆定律得，I=
E
R+r
F
安
=BIL
通过牛顿第二定律得，F-F
安
=ma
解得：a=11m/s
2
（4）由Q=Q
1
+Q
2
Q
1
：Q
2
=R：r
得：Q=8.6J
Pt=
1
2
m
v
24
+Q
t=
1
2
m
v
4
2
+Q
P
=
1
2
×0.2×
2
2
+8.6
18
s=0.5s．
答：（1）若施加的水平外力恒为F=8N，则金属棒达到的稳定速度v
1
是4m/s．
（2）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v
2
是3m/s．
（3）金属棒的速度达到v
3
=2.5m/s时的加速度是11m/s
2
．
（4）该过程所需的时间是0.5s．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，ef，gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻，将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【导体切割磁感线时的感应电动势】，【电磁感应现象中的磁变类问题】，【电磁感应现象中的切割类问题】 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/202304/453897.html
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