Question

（16分）如图所示，电阻不计足够长的光滑平行金属导轨与水平面夹角，导轨间距，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度为T，方向垂直斜面向上．甲、乙金属杆质量均为kg、电阻相同，甲金属杆处在磁场的上边界，乙金属杆距甲也为，其中m．同时无初速释放两金属杆，此刻在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F，保持甲金属杆在运动过程中始终与乙金属杆未进入磁场时的加速度相同．（取m/s²）

（1）乙金属杆刚进入磁场后做匀速运动，分析甲金属杆所在的位置并计算乙的电阻R为多少？

（2）以刚释放时，写出从开始到甲金属杆离开磁场，外力F随时间t的变化关系，并说明F的方向．

（3）若从开始释放到乙金属杆离开磁场，乙金属杆中共产生热量J，试求此过程中外力F对甲做的功．

Answer

（1）0.064Ω；（2）, F方向沿导轨向下；（3）0.0266J

【解析】

试题分析：甲乙加速度相同（5m/s2），当乙进入磁场时，甲刚出磁场；

乙进入磁场时

乙在磁场中匀速运动， 所以

（2）甲在磁场中运动时，v=at=5t

外力F始终等于安培力，, F方向沿导轨向下

（3）乙进入磁场前，甲乙发出相同热量，设为Q1，此过程中甲一直在磁场中，外力F始终等于安培力，则有WF=W安=2Q1，乙在磁场中运动发出热量Q2，利用动能定理，得：Q2=0.02J

甲乙发出相同热量：

由于甲出磁场以后，外力F为零，可得：WF=2Q1=0.0266J

考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律：

【名师点睛】此题是力电综合题，主要考查了法拉第电磁感应定律以及能量守恒定律；解题的关键是弄清题意，搞清物理过程以及能量之间的转化情况；此题有一定的难度，意在考查学生综合分析问题解决问题的能力，此题型历来是考查的热点.