◎ 题目

如图所示，有一宽L=0.4m的短形金属框架水平放置，框架两端各接一个阻值R0=2Ω的电阻，框架的其他部分电阻不计，框架足够长．垂直金属框平面有一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T．金属杆ab质量m=0.1kg，电阻r=1.0Ω，杆与框架接触良好，且与框架间的摩擦力不计．当杆受一水平恒定拉力F作用，由静止开始运动，经一段时间后电流表的示数稳定在0.6A．已知在金属杆加速过程中每个电阻R0产生的热量Q0=0.2J．求： （1）电路中产生的最大感应电动势； （2）水平恒定拉力F的大小； （3）在加速过程中金属杆的位移．

◎ 答案

（1）杆ab切割磁场时，等效电路图如图所示   I=0.6A    I总=2I=1.2A …① R外= 1 2 R0=1Ω   根据闭合电路欧姆定律：  Em=I总（R外+r）=1.2×（1+1）V=2.4V …② （2）电流表示数稳定时，ab杆匀速运动，则F=F安…③ 根据安培力公式  F安=BI总L…④ ∴F=1.0×1.2×0.4N=0.48 N  …⑤ （3）最大速度  vm= Em BL = 2.4 1.0×0.4 m/s=6m/s…⑥ 安培力做的功WA=-Q总=-（2Q0+Qr）…⑦ ∵ Qr Q0 = I 2总 rt I2R0t = (2I)2×1 I2×2 =2 ∴Qr=2 Q0…⑧ ∴WA=-0.8J…⑨ 根据动能定理   WF+WA= 1 2 m v 2m -0…⑩ 得  WF= 1 2 ×0.1×62+0.8J=2.6J 根据功的公式，加速过程中金属杆的位移 s= WF F = 2.6 0.48 m≈5.4m 答： （1）电路中产生的最大感应电动势为2.4V； （2）水平恒定拉力F的大小为0.48N； （3）在加速过程中金属杆的位移为5.4m．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，有一宽L=0.4m的短形金属框架水平放置，框架两端各接一个阻值R0=2Ω的电阻，框架的其他部分电阻不计，框架足够长．垂直金属框平面有一竖直向下的匀强磁场，磁感应强…”主要考查了你对  【动能定理】，【闭合电路欧姆定律】，【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。