如下图所示，MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨，O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内，并置于有理想边界的匀强磁场中（图中经过O点的虚线即为

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如下图所示，MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨，O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内，并置于有理想边界的匀强磁场中（图中经过O点的虚线即为磁场的左边界）。质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触，并在绝缘弹簧S的作用下从距离O点L₀处沿导轨以速度v₀向左匀速运动。磁感应强度大小为B，方向如图。当导体棒运动到O点时，弹簧恰好处于原长，导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。求：
小题1:导体棒ab第一次经过O点前，通过它的电流大小；
小题2:导体棒ab第一次经过O点前，通过它的电量；
小题3:从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中，导体棒ab中产生的热量。

答案

小题1:

小题2:

小题3:

解析

（1）设ab棒在导轨之间的长度为l，根据法拉第电磁感应定律可得：E=Blv₀（1分）
由闭合电路欧姆定律得：

（2分）
（2）导体棒ab第一次经过O点前，通过它的电量为

（1分）
而

，

（1分）故

（2分）
（3）裸导线最终只能静止于O点，故其动能全部转化为焦耳热，即

（1分）
因为导轨与ab构成等腰三角形，三边电阻总是相等的，所以三边产生的热量总是相等的。即

（2分）

举一反三

如下图甲所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角α，导轨电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R，另有一条纸带固定金属棒ab上，纸带另一端通过打点计时器（图中未画出），且能正常工作。在两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡的电阻R_L=4R，定值电阻R₁=2R，电阻箱电阻调到使R₂=12R，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，同时接通打点计时器的电源，打出一条清晰的纸带，已知相邻点迹的时间间隔为T，如下图乙所示，试求：
小题1:求磁感应强度为B有多大？
小题2:当金属棒下滑距离为S₀时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始下滑2S₀的过程中，整个电路产生的电热。

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如下图所示，在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd的边长l=0.2m，质量m=0.1kg，电阻R=0.08Ω。某时刻对线框施加竖直向上的恒力F=1N，且ab边进入磁场时线框以v₀=2m/s的速度恰好做匀速运动。当线框全部进入磁场后，立即撤去外力F，线框继续上升一段时间后开始下落，最后落至地面。整个过程线框没有转动，线框平面始终处于纸面内，g取10m/s²。求：
小题1:匀强磁场的磁感应强度B的大小；
小题2:线框从开始进入磁场运动到最高点所用的时间；
小题3:线框落地时的速度的大小。

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如下图（a）所示，间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B_t的大小随时间t变化的规律如下图（b）所示。t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m、电阻为R，ab棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为2l，在t=t_x时刻（t_x未知）ab棒恰进入区域Ⅱ，重力加速度为g。求：

小题1:通过cd棒电流的方向和区域I内磁场的方向；
小题2:当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率；
小题3:ab棒开始下滑的位置离EF的距离；
小题4:ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量。

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如图所示，CDEF是固定的、水平放置的、足够长的 “U”型金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中。在导轨上架着一根金属棒ab，在极短时间内给ab棒一个水平向右的速度，棒将开始运动，最后又静止在导轨上，则ab棒在运动过程中，就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较（）

A．安培力对ab棒做的功相等

B．电流通过整个回路所做的功相等

C．整个回路产生的总热量相等

D．通过ab棒的电量相等

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如图所示，在水平面上固定一光滑金属导轨HGDEF，EF∥GH，DE=EF=DG=GH=EG=L．一质量为m足够长导体棒AC垂直EF方向放置于在金属导轨上，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r．整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．现对导体棒AC施加一水平向右的外力，使导体棒从D位置开始以速度v₀沿EF方向做匀速直线运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．

小题1:求导体棒运动到FH位置，即将离开导轨时，FH两端的电势差．
小题2:关于导体棒运动过程中回路产生感应电流，小明和小华两位同学进行了讨论．小明认为导体棒在整个运动过程中是匀速的，所以回路中电流的值是恒定不变的；小华则认为前一过程导体棒有效切割长度在增大，所以电流是增大的，后一过程导体棒有效切割长度不变，电流才是恒定不变的．你认为这两位同学的观点正确吗?请通过推算证明你的观点．
小题3:求导体棒从D位置运动到EG位置的过程中，导体棒上产生的焦耳热．

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