(18分)如图甲所示（俯视图），相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以OO/为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面

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(18分)如图甲所示（俯视图），相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以OO^/为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计。在距边界OO^/也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab。求解以下问题：
（1）若ab杆固定在轨道上的初始位置，磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零，求此过程中电阻R上产生的焦耳热为Q₁。
（2）若磁场的磁感应强度不变，ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离，其v--x的关系图像如图乙所示。求①ab杆在刚要离开磁场时的加速度大小；②此过程中电阻R上产生的焦耳热Q₂。

答案

（1）

（2）

解析

（1）磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零，说明

此过程中的感应电动势为

①
通过R的电流为

②
此过程中电阻R上产生的焦耳热为

③，联立①②③求得

（2）①ab杆离起始位置的位移从L到3L的过程中．由动能定理可得

④
ab杆刚要离开磁场时，感应电动势

⑤
通过R的电流为

⑥
水平方向上受安培力

和恒力F作用
安培力为：

⑦ 联立⑤⑥⑦解得

⑧
由牛顿第二定律可得：

⑨
联立④⑧⑨解得

②ab杆在磁场中由起始位置发生位移L的过程中，根据功能关系，恒力F做的功等于ab杆增加的动能与回路产生的焦耳热之和，则

⑩
联立④⑩解得

举一反三

在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直长度为L金属杆aO,已知ab=bc=cO=L/3,a、c与磁场中以O为圆心的同心圆(都为部分圆弧)金属轨道始终接触良好.一电容为C的电容器接在轨道上,如图所示,当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴,以角速度ω顺时针匀速转动时:（）

A．U_ac=2U_b0	B．U_ac=2U_ab
C．电容器带电量Q	D．若在eO间连接一个电压表,则电压表示数为零

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如图所示，在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。把a、b两端接上两根平行金属导轨，在导轨间有匀强磁场，方向垂直线面向里，导轨上放一金属棒，当金属棒在导轨上滑动时，a、b、c各点间都有电势差，若要求a与c点的电势均高于

b点，则: ( )

A．金属棒应向右加速运动	B．金属棒应向右减速运动
C．金属棒应向左加速运动	D．金属棒应向左减速运动

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如图所示，电阻忽略不计的两根两平行光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为３Ω的电阻R。在水平虚线L₁、L₂间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m。导体棒a的质量m_a=0.2kg、电阻R_a=3Ω；导体棒b的质量m_b=0.1kg、电阻R_b=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场。（不计a、b之间的作用）求：

（1）在整个过程中，a棒和b棒分别克服安培力做了多少功？
（2）在b穿过磁场区域过程中，电阻R产生的电热；
（3）M点和N点距L₁的高度分别为多少？

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如图所示，在倾角为

的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，一个质量为m，边长为L的正方形线框以速度v刚进入上边磁场时，即恰好做匀速直线运动，求：
（1）当

边刚越过

时，线框的加速度多大？方向如何？
（2）当

到达

与

中间位置时，线框又恰好作匀速运动，求线框从开始进入到

边到达

与

中间位置时，产生的热量是多少？

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如图甲所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁场宽度为

，正方形金属框边长为，每边电阻均为R/4，金属框以速度v的匀速直线穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，当金属框cd边到达磁场左边缘时，匀强磁场磁感应强度大小按如图乙所示的规律变化．
（1）求金属框进入磁场阶段，通过回路的电荷量；
（2）在图丙i－t坐标平面上画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流i随时间t的变化图线（取逆时针方向为电流正方向）；
（3）求金属框穿过磁场区的过程中cd边克服安培力做的功W．

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