如图所示，在与水平面成θ角的矩形框范围内有垂直于框架的匀强磁场，磁感应强度为B，框架的ad边和bc边电阻不计，而ab边和cd边电阻均为R，长度均为L，有一质量为

题型：广西壮族自治区月考题难度：来源：

如图所示，在与水平面成θ角的矩形框范围内有垂直于框架的匀强磁场，磁感应强度为B，框架的ad边和bc边电阻不计，而ab边和cd边电阻均为R，长度均为L，有一质量为m、电阻为2R的金属棒MN，无摩擦地冲上框架，上升最大高度为h，在此过程中ab边产生的热量为Q，求在金属棒运动过程中整个电路的最大热功率P_max。

答案

解：棒MN沿框架向上运动产生感应电动势，相当于电源；ab和cd相当于两个外电阻并联。根据题意可知，ab和cd中的电流相同，MN中的电流是ab中电流的2倍。由焦耳定律

知，当ab边产生的热量为Q时，cd边产生的热量也为Q，MN产生的热量则为8Q。金属棒MN沿框架向上运动过程中，能量转化情况是：MN的动能转化为MN的势能和电流通过MN、ab、cd时产生的热量。
设MN的初速度为

，由能量守恒得

，即

而MN在以速度v上滑时，产生的瞬时感应电动势

所以，整个电路的瞬时热功率为

可见，当MN的运动速度v为最大速度

时，整个电路的瞬时热功率P为最大值

，即

举一反三

两根电阻不计的光滑金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上．导轨的下端接有电阻R，斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上，质量为m，电阻不计的金属棒ab，在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下，沿斜面匀速上滑，并上升h高度，在这个过程中

[ ]
A、作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于零
B、恒力F与安培力的合力所做的功等于零
C、恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
D、作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于mgh与电阻上发出的焦耳热之和

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如图所示，MN为裸金属杆，在重力的作用下，贴着竖直平面内的光滑金属长直导轨下滑，导轨的间距L=10cm，导轨的上端接有R=0.5Ω的电阻，导轨和金属杆的电阻不计，整个装置处于B=0.5T的水平匀强磁场中，当杆稳定匀速下落时，每秒有0.02J的重力势能转化为电能，则这时MN杆的下落速度v的大小等于多少？

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如图，同一水平面上足够长的固定平行导轨MN、PQ位于垂直于纸面向里的匀强磁场中，导轨上有两根金属棒ab、cd，能沿导轨无摩擦滑动，金属棒和导轨间接触良好，开始ab、cd都静止。现给cd一个向右的初速度v₀，则下列说法中正确的是

[ ]
A．cd始终做减速运动，ab始终做加速运动，并有可能追上cd
B．cd始终做减速运动，ab始终做加速运动，但肯定追不上cd
C．cd先做减速运动后做加速运动，ab先做加速运动后做减速运动
D．cd做减速运动，ab做加速运动，最终两杆以相同的速度做匀速运动

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如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m、导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小．
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小．
(3)在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g＝10m/s²，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

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如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L₁，处在竖直向下、磁感应强度大小为B₁的匀强磁场中，一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动．质量为m、每边电阻均为r、边长为L₂的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B₂的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力．
(1)通过ab边的电流I_ab是多大？
(2)导体杆ef的运动速度v是多大？

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