◎ 题目

如图所示，de和fg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨，导轨间距离为L，电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为E，内阻为r的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒ab水平放置于导轨下端e、g处，并与导轨始终接触良好。导体棒与金属导轨、电源、开关构成闭合回路，整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外。已知接通开关S后，导体棒ab由静止开始向上加速运动，求： （1）导体棒ab刚开始向上运动时的加速度以及导体棒ab所能达到的最大速度； （2）导体棒ab达到最大速度后电源的输出功率； （3）分析导体棒ab达到最大速度后的一段时间△t内，整个回路中能量是怎样转化的？并证明能量守恒

◎ 答案

解：（1）导体棒ab刚开始运动时的速度为零，由欧姆定律 导体棒ab受安培力 牛顿第二定律 导体棒ab开始运动时的加速度 设导体棒ab向上运动的最大速度为，当导体棒所受重力与安培力相等时，达到最大速度，回路电流为 ， 由欧姆定律 得 （2）电源的输出功率 P （3）电源的电能转化为导体棒的机械能和电路中产生的焦耳热之和 △t时间内，电源的电能△E电=E△t △t 导体棒ab增加的机械能△E机=mg△t=mg△t 电路中产生的焦耳热Q=△t=（R+r）△t △t时间内，导体棒ab增加的机械能与电路中产生的焦耳热之和为△E' △E'=△E机+Q △E'=mg△t+（R+r）△t 整理得△E'△t 由此得到△E电=△E'，回路中能量守恒

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，de和fg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨，导轨间距离为L，电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为E，内阻为r的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒ab水…”主要考查了你对  【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。