如图所示，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R＝2Ω的电阻，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且

题型：浙江省期中题难度：来源：

如图所示，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R＝2Ω的电阻，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动，解答以下问题。
（1）若施加的水平外力恒为F＝8N，则金属棒达到的稳定速度ν₁是多少？
（2）若施加的水平外力的功率恒为P＝18W，则金属棒达到的稳定速度ν₂是多少？
（3）若施加的水平外力的功率恒为P＝18W，则从金属棒开始运动到速度v₃＝2m／s的过程中电阻R产生的热量为8.6J，则该过程中所需的时间是多少？

答案

解：（1）E=BLV
I=E/R
F_安=BIL
稳定时：F=F_安= B²L²v/R
∴v₁=4m/s
（2）速度稳定时，F=F_安P_F=PF_安= Fv= B²L²v²/R
P_F=18W
∴v₂=3m/s
（3）由动能定理得：Pt+W_安=1/2mv²
W_安=-Q= -8.6J
∴t=0.5s

举一反三

如图甲所示，空间存在B=0.5T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的粗糙的长直导轨，处于同一水平面内，其间距L=0.2m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒，从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做直线运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，图乙是棒的速度-时间图象，其中OA段是直线，AC是曲线，DE是曲线图象的渐近线，小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W，此后功率保持不变。除R以外，其余部分的电阻均不计，g=10m/s²。
（1）求导体棒在0~12s内的加速度大小；
（2）求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ及电阻R的阻值；
（3）若t=17s时，导体棒ab达最大速度，且0~17s内共发生位移100m，试求12s~17s内R上产生的热量Q以及通过R的电量q。

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如图所示，在光滑的水平桌面上（xoy平面内）有一长为L的金属矩形线框abcd。有一垂直于xOy平面的磁场，磁场的左边界为x=x₀、右边界为x=L，磁场的磁感应强度的大小只随x值而变化。初始时线框的bc边与y轴重合，现从静止开始用恒定的拉力拉着线框沿x轴正方向运动，如果线框bc边通过磁场区域的这段时间内，线框始终做匀加速直线运动，则图乙中在x₀≤x≤L（其中x₀=L/4）范围内磁感应强度大小B随x值变化关系图最接近实际的是

[ ]
A、

B、

C、

D、

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两金属棒和三根电阻丝如图连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R₁∶R₂∶R₃＝1∶2∶3，金属棒电阻不计．当S₁、S₂闭合，S₃断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S₂、S₃闭合，S₁断开时，闭合的回路中感应电流为5I，当S₁、S₃闭合，S₂断开时，闭合的回路中感应电流是：

[ ]
A．0
B．3I
C．6I
D．7I

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现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。如图将一个光滑的环形真空室垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B随时间均匀变化，B=kt(k为大于零的常数) ，在t=0时真空室内有一电子从A点由静止释放，设电子的电量为e、质量为m，其运动的半径为R且不变。则下列说法正确的是

[ ]
A．电子做圆周运动的周期不变
B．电子运动的加速度大小为

C．电子运动的加速度不断增大
D．电子在轨道内顺时针运动

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关于发电机和电动机下列说法中不正确的是（　　）

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