【題目】如圖所示，兩根互相平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，相距d＝1m、且足夠長、不計電阻。AC、BD區(qū)域光滑，其他區(qū)域粗糙且動摩擦因數(shù)μ＝0.2，并在AB的左側(cè)和CD的右側(cè)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T。在導(dǎo)軌中央放置著兩根質(zhì)量均為m＝1kg，電阻均為R＝2Ω的金屬棒a、b，用一鎖定裝置將一輕質(zhì)彈簧壓縮在金屬棒a、b之間（彈簧與a、b不拴連），此時彈簧具有的彈性勢能E＝9J�，F(xiàn)解除鎖定，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時，a、b棒剛好進(jìn)入磁場，且b棒向右運動x＝0.8m后停止，g=10m/s2，求：

(1)a、b棒剛進(jìn)入磁場時的速度大��；

(2)金屬棒b剛進(jìn)入磁場時的加速度大小；

(3)求整個運動過程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱，并歸納總結(jié)電磁感應(yīng)中求焦耳熱的方法。

【答案】(1)3m/s；3m/s；(2)8m/s2；(3)5.8J；能量轉(zhuǎn)化。

【解析】

(1)解除鎖定彈簧釋放的過程，對a、b及彈簧組成的系統(tǒng)，取向左為正方向，由動量守恒定律得

0=mva-mvb

由機(jī)械能守恒定律得

聯(lián)立解得

va=vb=3m/s

(2)當(dāng)a、b棒進(jìn)入磁場時，兩棒均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，兩個電動勢串聯(lián)，則

Ea=Eb=Bdva=2×1×3V=6V

回路中感應(yīng)電流

對b，由牛頓第二定律得

BId+μmg=mab

解得

ab=8m/s2

(3)由動量守恒定律知a、b棒速率時刻相等，滑行相同距離后停止。對系統(tǒng)，由能量守恒定律得

E=2μmgx+Q

解得

Q=5.8J

電磁感應(yīng)中求焦耳熱的方法往往是通過能量轉(zhuǎn)化的方法，即設(shè)法搞清問題中各種能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，從而求解焦耳熱。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】單鏡頭反光相機(jī)簡稱單反相機(jī)，為單反照相機(jī)取景器中五棱鏡的一個截面示意圖，，由a、b兩種單色光組成的細(xì)光束從空氣垂直于射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光線垂直于射出，且在、邊只有光射出，光路如圖中所示。則下列關(guān)于a、b兩束光的說法正確的是（　�。�

A.在真空中，b光的頻率比a光的小

B.在棱鏡內(nèi)，b光的傳播速度比a光的大

C.a光的光子能量比b光的光子能量大

D.以相同的入射角從空氣斜射入水中，a光的折射角較大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱圓柱形氣缸直立在水平地面上，容積為2V0，一厚度可忽略的絕熱輕活塞密封一定質(zhì)量的某理想氣體，在缸口處有固定卡環(huán)，使活塞不會從氣缸中頂出�，F(xiàn)活塞位于氣缸中央，此時該氣體溫度為T0、密度為ρ，已知摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，大氣壓強(qiáng)為p0，氣缸密封良好。

(1)求氣缸內(nèi)氣體分子的總個數(shù)N；

(2)現(xiàn)利用電阻絲對氣體緩慢加熱，使活塞緩慢上升，求氣體溫度升高到3T0時的壓強(qiáng)p；

(3)該氣體溫度升高到3T0過程中，吸收的熱量為Q，求此過程中氣體內(nèi)能的變化量ΔU。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2020年6月23日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙”運載火箭發(fā)射了“北斗三號”系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星。此次發(fā)射的衛(wèi)星屬地球同步衛(wèi)星，此衛(wèi)星成功入軌后（　�。�

A.與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑

B.與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的質(zhì)量

C.與地球赤道上物體具有相同的線速度

D.與地球赤道上物體具有相同的向心加速度

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛質(zhì)量為2000kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一質(zhì)量為3000kg向北行駛的卡車，碰后兩輛車接在一起，并向南滑行了一小段距離停止．經(jīng)測定，長途客車碰前以30m/s的速度行駛，由此可判斷卡車碰前的行駛速率(　 　)

A. 小于20 m/s

B. 大于20 m/s，小于30 m/s

C. 大于30 m/s，小于40 m/s

D. 大于20 m/s，小于40 m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】讀下表：

0

T/4

T/2

3T/4

T

甲

零

正向最大

零

負(fù)向最大

零

乙

零

負(fù)向最大

零

正向最大

零

丙

正向最大

零

負(fù)向最大

零

正向最大

丁

負(fù)向最大

零

正向最大

零

負(fù)向最大

如果表中給出的是做簡諧運動的物體的位移x或速度與時刻的對應(yīng)關(guān)系，T是振動周期，則下列選項中正確的是（ ）

A.若甲表示位移x，則丙表示相應(yīng)的速度v

B.若乙表示位移x，則甲表示相應(yīng)的速度v

C.若丙表示位移x，則甲表示相應(yīng)的速度v

D.若丁表示位移x，則乙表示相應(yīng)的速度v

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】現(xiàn)在按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E（約1.5 V）和內(nèi)阻（約），可供選擇的器材如下：

電流表、（量程，內(nèi)阻約為）；

滑動變阻器R（阻值，額定電流1.0 A）；

定值電阻（阻值約為），

電阻、（阻值），開關(guān)、導(dǎo)線若干。

由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實驗要求，為此先將電流表改裝（擴(kuò)大量程），然后再按圖①電路進(jìn)行測量。

(1)測量電流表的內(nèi)阻：按圖②電路測量的內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作。

A.斷開

B.閉合、

C.按圖②連接線路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)至最左端，調(diào)至最大

D.調(diào)節(jié)，使的示數(shù)為，記錄的值

E.斷開，閉合

F.調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使、的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄的示數(shù)

請按合理順序排列實驗步驟（填序號）：________________

圖① 圖②

(2)將電流表（較小量程）改等成電流表A（較大量程）

如果(1)中測出的內(nèi)阻為，現(xiàn)用將改裝成量程為20 mA的電流表A，應(yīng)把調(diào)為________。

利用電流表A、電阻箱測電池的電動勢和內(nèi)阻

用電流表A、電阻箱及開關(guān)S按圖①所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗時，改變的值，記錄下電流表A的示數(shù)I，得到若干組、I的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動勢E和內(nèi)阻r。

a.請寫出與你所作線性圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式________________________。

b.請在虛線框內(nèi)坐標(biāo)中作出定性圖象_________________（要求標(biāo)明兩上坐標(biāo)軸所代表的物理量，用符號表示）

c.圖中________表示E，圖中________表示r。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】盧瑟福粒子散射實驗的結(jié)果

A.證實了質(zhì)子的存在

B.證實了原子核是由質(zhì)子和中子組成的

C.證實了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里

D.說明了原子的正電荷均勻分布在整個原子中

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，半徑分別為2d和d的光滑半圓形圓弧導(dǎo)軌放在豎直面內(nèi)，兩圓弧圓心均在O點，導(dǎo)軌右端接有阻值為R的電阻。一質(zhì)量為m、電阻為R、長為d的金屬棒AB搭在導(dǎo)軌的左端且處于水平狀態(tài)，金屬棒AB通過絕緣輕桿連在O點的固定轉(zhuǎn)軸上，兩導(dǎo)軌間充滿垂直于導(dǎo)軌平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。將金屬棒由靜止釋放，金屬棒繞O點轉(zhuǎn)動，不計轉(zhuǎn)軸處摩擦，不計導(dǎo)軌電阻，金屬棒轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好，當(dāng)金屬棒AB第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時，金屬棒轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則下列說法正確的是（　　）

A.金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時，金屬棒AB兩端的電壓為

B.金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時，金屬棒受到的安培力大小為

C.從靜止開始到金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，通過電阻R的電量為

D.從靜止開始到金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，金屬棒減少的重力勢能等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱

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