◎ 题目

如图（甲）所示，M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道，M4P、N4Q为相同半径，平行放置的竖直半圆形金属轨道，M4、N4为切点，P、Q为半圆轨道的最高点，轨道间距L=1.0m，圆轨道半径r=0.32m，整个装置左端接有阻值R=0.5Ω的定值电阻．M1M2N2N1、M3M4N4N3为等大的长方形区域Ⅰ、Ⅱ，两区域宽度 d=0.5m，两区域之间的距离s=1.0m；区域Ⅰ内分布着均匀的变化的磁场B1，变化规律如图（乙）所示，规定竖直向上为B1的正方向；区域Ⅱ内分布着匀强磁 场B2，方向竖直向上．两磁场间的轨道与导体棒CD间的动摩擦因数为μ=0.2，M3N3右侧的直轨道及半圆形轨道均光滑．质量m=0.1kg，电阻R0=0.5Ω的导体棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉动下，从M2N2处由静止开始运动，到达M3N3处撤去恒力F，CD棒匀速地穿过匀强磁场区，恰好通过半圆形轨道的最高点PQ处．若轨道电阻、空气阻力不计，运动过程导棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直，g取10m/s2 求： （1）水平恒力F的大小； （2）CD棒在直轨道上运动过程中电阻R上产生的热量Q．

◎ 答案

（1）CD棒在PQ处：mg=m v 2p r -----------① 设CD棒在匀强磁场区速度为v，则 1 2 mv2=mg?2r+ 1 2 m v 2p ----------② CD棒在恒力F作用下Fs-μmgs= 1 2 mv2----③ 由①②③得：F=1.0N----④ （2）棒在直轨道上运动，产生感应电流时间t1= 2s v --------⑤ 感应电动势E1= △? △t = △B1Ld △t ------⑥ I= E1 R+R0 ---⑦ QE=I2Rt1------⑧ 由⑤⑥⑦⑧得  QE=0.01J-------⑨ 答：（1）水平恒力F的大小1.0N； （2）CD棒在直轨道上运动过程中电阻R上产生的热量0.01J．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图（甲）所示，M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道，M4P、N4Q为相同半径，平行放置的竖直半圆形金属轨道，M4、N4为切点，P、Q为半圆轨道的最高点，轨道间距L=1.0m，圆轨道…”主要考查了你对  【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。