(18分)如圖甲所示（俯視圖），相距為2L的光滑平行金屬導軌水平放置，導軌一部分處在以OO/ 為右邊界勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直導軌平面向下，導軌右側(cè)接有定值電阻R，導軌電阻忽略不計。在距邊界OO/也為L處垂直導軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬桿ab。求解以下問題：

（1）若ab桿固定在軌道上的初始位置，磁場的磁感應(yīng)強度在時間t內(nèi)由B均勻減小到零，求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q1。

（2）若磁場的磁感應(yīng)強度不變，ab桿在恒力作用下由靜止開始向右運動3L距離，其v--x的關(guān)系圖像如圖乙所示。求①ab桿在剛要離開磁場時的加速度大��；②此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q2 。

 

【答案】

（1）

（2）

【解析】

（1）磁場的磁感應(yīng)強度在時間t內(nèi)由B均勻減小到零，說明

此過程中的感應(yīng)電動勢為    ①

通過R的電流為    ②

此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為  ③，  聯(lián)立①②③求得

（2）①ab桿離起始位置的位移從L到3L的過程中．由動能定理可得

    ④

ab桿剛要離開磁場時，感應(yīng)電動勢  ⑤

通過R的電流為 ⑥

水平方向上受安培力和恒力F作用

安培力為：  ⑦     聯(lián)立⑤⑥⑦解得  ⑧

由牛頓第二定律可得：   ⑨

聯(lián)立④⑧⑨解得

②ab桿在磁場中由起始位置發(fā)生位移L的過程中，根據(jù)功能關(guān)系，恒力F做的功等于ab桿增加的動能與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和，則

   ⑩

聯(lián)立④⑩解得 

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

精英家教網(wǎng)2004年1月，我國月球探測工程經(jīng)國務(wù)院正式批準立項后，該工程被命名為“嫦娥工程”，整個探月工程將分為三期完成，要突破“繞”、“落”和“回”三大關(guān)鍵技術(shù)．第一顆繞月衛(wèi)星命名為“嫦娥一號”，并且“嫦娥二號”于2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，并獲得了圓滿成功．
假設(shè)我國在以后的某次探月中，實現(xiàn)了宇航員登錄到月球表面進行科學考察．宇航員到達月球表面后，做了如下實驗：用長為L且不可伸長的輕繩拴一個小球，上端固定在O點，如圖甲所示，在最低點給小球某一初速度v0，使其繞O點的豎直面內(nèi)做完整的圓周運動，測得最高點繩的拉力恰好為零．若月球半徑R已知，忽略各種阻力．求：
（1）月球表面的重力加速度g
（2）月球的第一宇宙速度v1
（3）若宇航員完成了對月球表面的科學考察任務(wù)，乘坐返回艙返回圍繞月球做圓周運動的軌道艙．為了安全，返回艙與軌道艙對接時，二者必須具有相同的速度．返回艙在返回過程中需克服月球引力做功W=mgR(1-
Rr
)，式中各量分別為：返回艙與宇航員的總質(zhì)量為m，月球表面的重力加速度為g，月球半徑為R，軌道艙到月球中心的距離為r，如圖乙所示．不計月球表面大氣等對返回艙的阻力和月球自轉(zhuǎn)的影響，則該宇航員乘坐的返回艙從月球表面要能返回軌道艙，至少需要獲得動能Ek為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，用主尺最小分度為1mm，游標上有20個分度的卡尺測量金屬球的直徑，結(jié)果如圖甲所示，可以讀出此金屬球的直徑為
11.45
11.45
mm．單擺細繩的懸點與拉力傳感器相連，將擺球拉開一小角使單擺做簡諧運動后，拉力傳感器記錄了拉力隨時間變化的情況，如圖乙所示，則該單擺的周期為
2
2
s．

（2）在一些電路中，我們�？梢詫⒁徊糠趾娫吹奈粗娐返刃С梢粋�不知內(nèi)阻和電動勢的電源．如圖所示，電路虛線框內(nèi)的各元件參數(shù)未知，當它的輸出端a、b間分別接入不同阻值的電阻Rx時，電流表有不同讀數(shù)I，則表格中①、②的數(shù)值應(yīng)為①
28
28
Ω②
0.1
0.1
 A，電路虛線框內(nèi)含電源的未知電路等效成一個電源，則其等效電動勢E′和內(nèi)阻r應(yīng)為E=
12
12
V，r=
2
2
Ω．
1 2 3 4
Rx/Ω 10 18 ① 118
I/A 1.0 0.6 0.4 ②

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2011?河東區(qū)一模）（1）一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運動，運動過程中保持恒定的牽引功率，其加速度a和速度的倒數(shù)（1/v）圖象如圖所示．若已知汽車的質(zhì)量為m=1.5×103kg，則汽車運行時的功率為
60
60
kW，所受到的阻力為
3.0
×10
3
 
3.0
×10
3
 
N．
（2）某實驗小組利用如圖甲所示的氣墊導軌實驗裝置來探究合力一定時，物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系．
①做實驗時，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器（圖中未畫出）可讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為△t1、△t2；用刻度尺測得兩個光電門中心之間的距離x，用游標卡尺測得遮光條寬度d．則滑塊加速度的表達式a=
d
2
 
△t
2
2
-
d
2
 
△t
2
1
2x
d
2
 
△t
2
2
-
d
2
 
△t
2
1
2x
．（以上表達式均用已知字母表示）．
如圖乙所示，若用20分度的游標卡尺測量遮光條的寬度，其讀數(shù)為
8.15
8.15
mm．

②為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導軌右端高度h（見圖甲）．關(guān)于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導軌右端的高度h”的正確操作方法是
BC
BC

A．M增大時，h增大，以保持二者乘積增大
B．M增大時，h減小，以保持二者乘積不變
C．M減小時，h增大，以保持二者乘積不變
D．M減小時，h減小，以保持二者乘積減小
（3）（8分）2010年諾貝爾物理學獎授予英國曼徹斯特大學科學家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫，以表彰他們對石墨烯的研究．他們最初是用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出一片石墨烯的．我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨，能導電．某同學設(shè)計了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實驗，得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示通過鉛筆芯的電流和其兩端的電壓）：
U/V 0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00
I/A 0.00 0.10 0.18 0.28 0.38 0.48
實驗室提供如下器材：
A．電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻約為1.0Ω）
B．電流表A2（量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
C．電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻3kΩ）
D．電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻15kΩ）
E．滑動變阻器R1（阻值0～10Ω，額定電流2A）
F．滑動變阻器R2（阻值0～2kΩ，額定電流0.5A）
①除長約14cm的中華繪圖2B鉛筆芯、穩(wěn)壓直流電源E（6V）、開關(guān)和帶夾子的導線若干外，還需選用的其它器材有
ACE
ACE
（填選項前字母）；
②在虛線方框中畫出實驗電路圖；
③根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出鉛筆芯的I-U圖線．

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科目：高中物理 來源： 題型：

(18分)如圖甲所示.空間有一寬為2L的勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外.abcd是由均勻電阻絲做成的邊長為L的正方形線框，總電阻值為R.線框以垂直磁場邊界的速度v勻速通過磁場區(qū)域.在運動過程中，線框ab、cd兩邊始終與磁場邊界平行.設(shè)線框剛進入磁場的位置x=0，x軸沿水平方向向右。求：

   （1）cd邊剛進入磁場時，ab兩端的電勢差，并指明哪端電勢高；

   （2）線框穿過磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱；

   （3）在下面的乙圖中，畫出ab兩端電勢差Uab隨距離變化的圖象。其中U0 = BLv。

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