如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l=0.2米，在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻，在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5特斯拉．一

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 闭合电路欧姆定律/2022-12-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l=0.2米，在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻，在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5特斯拉．一质量为m=o.1千克的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v0=2米/秒的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为a=2米/秒2、方向与初速度方向相反．设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好．求：
（1）电流为零时金属杆所处的位置；
（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向；
（3）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时F的方向与初速度v0取值的关系．
魔方格

◎ 答案

（1）感应电动势E=Blv，I=
E
R
∴I=0时  v=0
    所以x=
v02
2a
=1m                                 
（2）最大电流  Im=
BLv0
R

I′=
Im
2
=
BLv0
2R

安培力FA=BI′L=
B2L2v0
2R
=0.02N                         
向右运动时 F+FA=ma
F=ma-FA=0.18N       方向与x轴相反                  
向左运动时F-FA=ma
F=ma+FA=0.22N       方向与x轴相反                 
（3）开始时 v=v0，FA=BImL=
B2L2v0
R

F+FA=ma，F=ma-FA=ma-
B2L2v0
R
                   
∴当v0＜
maR
B2L2
=10m/s 时，F＞0  方向与x轴相反              
   当v0＞
maR
B2L2
=10m/s 时，F＜0  方向与x轴相同．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l=0.2米，在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻，在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5特斯拉．一…”主要考查了你对  【匀变速直线运动的位移与时间的关系】，【牛顿第二定律】，【闭合电路欧姆定律】，【导体切割磁感线时的感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
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金属 水平面 阻值 知识点 光滑
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