如图，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d=0.5m，导轨一端接有R=4.0Ω的电阻．有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁-00教育-零零教育信息网

如图，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d=0.5m，导轨一端接有R=4.0Ω的电阻．有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 闭合电路欧姆定律/2022-12-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d=0.5m，导轨一端接有R=4.0Ω的电阻．有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T．现用水平力垂直拉动金属棒ab，使它以v=10m/s的速度向右做匀速运动．设导轨足够长．
（1）求金属棒ab两端的电压；
（2）求水平拉力F的大小
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，求电阻R产生的热量．

◎ 答案

（1）金属棒产生的感应电动势为 E=Bdv
由欧姆定律得
I=

R+r

ab相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得
   U=IR
联立解得，U=0.8V
（2）金属棒所受的安培力大小为 F_A=BdI
由于金属棒做匀速运动，则水平拉力F与金属棒所受的安培力平衡，则有
   F=F_A
联立解得，F=2×10^-2N
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能，由能量守恒定律得，电路中产生的总热量为
    Q=

mv2
因为ab棒与电阻R串联，电流相等，由焦耳定律Q=I²Rt得

R+r

代入解得，Q_R=4.0J
答：
（1）金属棒ab两端的电压是0.8V；
（2）水平拉力F的大小是2×10^-2N．
（3）若某时刻撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，电阻R产生的热量是4J．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

专家分析，试题“如图，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d=0.5m，导轨一端接有R=4.0Ω的电阻．有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁…”主要考查了你对【共点力的平衡】，【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】，【能量守恒定律、第一类永动机】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。