光滑的平行金属导轨如图所示，轨道的水平部分bcd位于竖直向上的匀强磁场中，bc部分的宽度为cd部分宽度的2倍，bc、cd部分轨道足够长，将质量都为m的金属棒P和

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光滑的平行金属导轨如图所示，轨道的水平部分bcd位于竖直向上的匀强磁场中，bc部分的宽度为cd部分宽度的2倍，bc、cd部分轨道足够长，将质量都为m的金属棒P和Q分别置于轨道上的ab段和cd段，P棒位于距水平轨道高为h的地方，放开P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最终速度及回路中所产生的电能。

答案

解析

因为P棒的受力长度为Q棒的2倍，所以P棒受到的安培力在任一时刻都是Q棒受力的2倍，设Q棒受安培力的平均值为F，则P棒所受安培力的平均值为2F，P、Q棒构成的系统在水平方向上动量不守恒．对P、Q棒所构成的系统，有
mv－Ft = mv_p＋mv_Q①
对Q棒，有Ft = mv_Q②
当P、Q两棒的速度不再变化时，v_Q= 2v_P③
P棒在导轨ab段运动时，其机械能守恒，所以

④
联立①～④式，解之可得

，

（2）由能量守恒得

举一反三

（12分）如图所示，边长为L=0.20m的单匝正方形金属线框abcd放在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B=0.50T有界

匀强磁场中，线框的总电阻为R=1.0Ω，线框的右边与磁场边界平行。
（1）若用一水平外力将线框以v=10m/s的速度匀速拉出磁场区域，求将线框完全拉出磁场区域的过程中，

线框中产生的焦耳热。
（2）若线框以ab边为轴逆时针在磁场中匀速转动，转动角速度ω=100rad/s，求线框中产生的热功率。

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如图所示，一个边长为a的正方形闭合线框，自某一高处自由下落，当线框的下边进入水平方向的匀强磁场时，线框即作匀速运动。已知线框的质量为m，电阻为R，磁场的磁感强度为B（不考虑空气阻力）求：

1)当线框下边刚进入磁场时，线框所受的磁场力F的大小；
2)当线框下边刚进入磁场时，线框中感应电流I的大小；
3)线框开始自由下落时，线框下边离开磁场的高度h．

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如图所示,一个质量为m,电阻为R的闭合矩形线圈,长为l,高为h,从某一高度由静止开始下落,进入一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B,磁场的边界为水平,宽度为2h,线圈开始下落时距磁场上边界3h,下落过程中始终在竖直平面内,不发生转动．已知线圈从磁场中穿出的过程中，做的是匀速运动．求线圈在进入磁场的过程中有多少电能转化为内能?

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如图所示，金属杆ab放在两水平放置的长直平行金属导轨上，导轨电阻不计，导轨间的宽度为1.0m，其间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T，现用导线与插入电解槽中的两惰性电极C，D相连，回路的总电阻为2Ω，电解液为500mL的CuSO₄溶液，现对棒施加一大小为3N的水平恒力，棒恰好开始运动，最后达到稳定状态，从棒开始运动到棒达到稳定状态的过程中，C，D中的某电极增重3.2mg．(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积的变化)

(1)写出电极D的反应式；
(2)写出电解CuSO₄溶液的化学方程式；
(3)棒达到稳定状态时的速度为多大？
(4)ab棒刚达到稳定速度时，溶液中氢离子浓度约为多少？
(5)从棒开始运动到达到稳定过程中，棒ab移动的距离？

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一个边长L=0.5m的正方形金属框abcd，质量m=0.1kg，整个回路的电阻R=0.5

，放在倾角为30°的光滑不导电的斜面上，斜面上有一段宽L=0.5m的匀强磁场，B=0.5T，方向垂直于斜面`向上，金属框由静止开始下滑，沿斜面下滑了一段距离

后进入磁场区，如图所示，求：

(1)金属框进入磁场区域时可能作什么运动?为什么?
(2)欲使线框匀速穿过磁场区域，金属框应从何处下滑?(即

=?)
(3)在(2)的情况下，金属框穿过磁场过程中产生多少热量?

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