如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1m，导轨平面与水平面的夹角θ=37°，其上端接一阻值为3Ω的灯泡D．在虚线
如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1m，导轨平面与水平面的夹角θ=37°，其上端接一阻值为3Ω的灯泡D．在虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，且磁感应强度B=1T，磁场区域的宽度为d=3.75m，导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动，b恰能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场．不计a、b之间的作用，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：（1）b棒进入磁场时的速度？
（2）当a棒进入磁场区域时，小灯泡的实际功率？
（3）假设a 棒穿出磁场前已达到匀速运动状态，求a 棒通过磁场区域的过程中，回路所产生的总热量？
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解题思路：（1）设b棒进入磁场时速度Vb，对b受力分析，由平衡条件列式即可求解；（2）b棒穿出磁场前，a棒一直匀加速下滑，根据牛顿第二定律求出下滑的加速度，根据运动学公式求出时间和a进入磁场时速度，进而求出a棒切割磁感线产生感应电动势，根据串并联电路的特点及P=U2R求解灯泡功率；（3）由平衡条件求出最终匀速运动的速度，对a棒穿过磁场过程应用动能定理即可求解．
（1）设b棒进入磁场时速度Vb，对b受力分析，由平衡条件可得
mbgsinθ＝F安＝
B2L2vb
R总
由电路等效可得出整个回路的等效电阻R总＝
RaRL
Ra+RL+Rb＝
3
2+6＝7.5Ω
所以vb=4.5m/s
（2）b棒穿出磁场前，a棒一直匀加速下滑，下滑的加速度a=gsinθ=6m/s2
b棒通过磁场时间t=[d
vb＝
5/6s
a进入磁场时速度va=vb+at=9.5m/s
a棒切割磁感线产生感应电动势Ea=BLva=5V
R′总＝Ra+
RbRL
Rb+RL＝5Ω
灯泡实际功率P=
(
Ea
R′总×
RbRL
Rb+RL)2
RL＝
4
3W
（3）设a棒最终匀速运动速度为v′a，a受力分析，由平衡条件可得
magsinθ＝
B2L2v′a
R′总]
解得：v′a=6m/s
对a棒穿过磁场过程应用动能定理magsinθ−W安＝
1
2mav′a2-
1
2mava2
W安=3.4J
由功能关系可知，电路中产生的热量Q=W安=3.4J
答：（1）b棒进入磁场时的速度为4.5m/s；
（2）当a棒进入磁场区域时，小灯泡的实际功率为
4
3W；
（3）假设a 棒穿出磁场前已达到匀速运动状态，求a 棒通过磁场区域的过程中，回路所产生的总热量为3.4J
点评：
本题考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用；电磁感应中的能量转化．
考点点评： （1）解答这类问题的关键是通过受力分析，正确分析安培力的变化情况，找出最大速度的运动特征．（2）电磁感应与电路结合的题目，明确电路的结构解决问题．
1年前
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