.如图所示，质量为m的跨接杆ab可以无摩擦地沿水平的导轨滑行，两轨间距为L，导轨一端与电阻R连接，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。杆从x轴原点O以大小

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.如图所示，质量为m的跨接杆ab可以无摩擦地沿水平的导轨滑行，两轨间距为L，导轨一端与电阻R连接，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。杆从x轴原点O以大小为v₀的水平初速度向右滑行，直到停下。已知杆在整个运动过程中速度v和位移x的函数关系是：v＝v₀－。杆与导轨的电阻不计。

（1）试求杆所受的安培力F随其位移x变化的函数式；
（2）分别求出杆开始运动和停止运动时所受的安培力F₁和F₂；
（3）证明杆在整个运动过程中动能的增量DE_k等于安培力所做的功W；
（4）求出电阻R所增加的内能DE。

答案

(1) F＝＝－ (2) v’＝0，F’＝0
（3）W＝＝mv₀²＝DE_k，
（4）DE＝DE_k＝mv₀²

解析

（1）安培力F＝BIL，I＝，由题意得v＝v₀－，所以F＝＝－，成线性关系。
（2）开始运动瞬间x＝0，F₀＝，停止运动时v’＝0，F’＝0，
（3）安培力与位移成线性关系，所以安培力做的功与平均力做的功相等，即W＝x_m＝x_m，由v’＝v₀－＝0，得x_m＝，所以W＝＝mv₀²＝DE_k，命题得证，
（4）根据能量守恒DE＝DE_k＝mv₀²

举一反三

如图，在竖直向上的匀强磁场中，有两根水平放置的相距为L=0.5m的光滑平行导轨，其左端接一电阻为

，将一金属棒垂直导轨放置，用一水平轻绳跨过定滑轮将金属棒与一重物相连接。若重物从距地面h=2m处由静止开始下落，假设在重物落地前，金属棒与重物均已做匀速直线运动。已知：磁感应强度为B=2T，导体棒和重物的质量均为m=0.4kg，不计导轨和导体棒的电阻，不计滑轮的质量和摩擦，重物与地面碰后不反弹，导体棒始终未脱离磁场和导轨g=10m／s²。求：在金属棒开始水平向右运动到静止的过程中

(1)导体棒运动的最大速度；

(2)电阻R上产生的焦耳热；

(3)通过电阻R的总电量。

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（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；
（2）电流表的读数；
（3）线圈转过一周的过程中，整个回路中产生的焦耳热。

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如图所示，一矩形金属框架与水平面成

=37°角，宽L =0.4m，上、下两端各有一个电阻R₀=2Ω，框架其它部分的电阻不计，框架足够长，垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T．ab为金属杆(长恰为0.4m)，与框架良好接触，其质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω，杆与框架的动摩擦因数μ＝0.5．杆ab由静止开始下滑，到速度恰好达到最大的过程中，框架上端电阻R₀中产生的热量Q₀=0.5J．（sin37°=0.6，cos37°=0.8），取g=10m/s²。求：
（1）流过R₀的最大电流
（2）ab杆在加速过程中沿斜面下滑的距离
（3）在1s时间内通过杆ab横截面的最大电量

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用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框

。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的

边和

边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。
（1）求方框下落的最大速度v_m（设磁场区域在数值方向足够长）；
（2）当方框下落的加速度为

时，求方框的发热功率P；
（3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为v_t（v_t<v_m）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I₀在该框内产生的热相同，求恒定电流I₀的表达式。

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如图所示，在同一水平面内有相互平行的两条滑轨MN和PQ相距0.5m，垂直于滑轨平面竖直向上的匀强磁场的磁感强度B=1T，垂直于滑轨放置的金属棒ab和cd的质量分别为1 kg和2kg,每根金属棒的电阻均为1

，其它电阻不计，ab、cd与滑轨间的动摩擦因数

=0.5，问:
(1)当作用在cd上的拉力F的功率为多少时，才能使ab棒以

=10m／s的速度做匀速直线运动?
(2)若令棒cd突然停止运动后，ab棒继续运动直到停止的过程中(ab与cd的距离足够大,使得ab与cd不会相碰)，通过其横截面的电量为1.9C，则在此过程中两根金属棒共消耗的电能是多少？

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