（2009?奉賢區(qū)一模）如圖，光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距l(xiāng)，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)電阻RMP，其阻值為R，在兩導(dǎo)軌間OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m，電阻也為R的導(dǎo)體棒ab，垂直擱在導(dǎo)軌上，開(kāi)始時(shí)在磁場(chǎng)邊界OO1左邊，與磁場(chǎng)左邊界OO1相距d0．現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）．求：
（1）棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度；
（2）棒ab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中電阻RMP所消耗的電能；
（3）試分析討論ab棒在磁場(chǎng)中可能的運(yùn)動(dòng)情況，要求寫(xiě)出F滿(mǎn)足的條件．
分析：（1）導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得導(dǎo)體棒受到安培力作用，導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受的外力和安培力平衡，據(jù)此可以求出棒的速度．
（2）根據(jù)動(dòng)能定理（或能量守恒定律）可以求出電路中消耗的電能，注意克服安培力所做功等于整個(gè)回路中產(chǎn)生的電能．
（3）根據(jù)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小，進(jìn)一步求出剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)金屬棒所受安培力與力F的關(guān)系可判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況．
解答：解（1）ab棒離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界前做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為vm，則有：
E=Blv

由閉合電路的歐姆定律得：
I=
E
R+R

對(duì)ab棒由受力平衡得：F=BIl
解得　     vm=
2FR
B2l2

（2）由能量守恒可得：F(d0+d)-W電=
1
2
m
v
2
m

解得：W電=F(d0+d)-
2mF2R2
B4l4

RMP所消耗的電能：WR=
1
2
F(d0+d)-
mF2R2
B4l4

（3）設(shè)棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v
由：F?d0=
1
2
mv2
可得：v=
2Fd0
m

棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)可分三種情況討論：
①若F=
d0B4l4
2mR2
（或
2Fd0
m
=
2FR
B2l2
），則棒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；
②若F＞
d0B4l4
2mR2
（或
2Fd0
m
＜
2FR
B2l2
），則棒先加速后勻速；
③若F＜
d0B4l4
2mR2
（或
2Fd0
m
＞
2FR
B2l2
），則棒先減速后勻速．
答：（1）棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度vm=
2FR
B2l2
；
（2）棒ab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中電阻RMP所消耗的電能WR=
1
2
F(d0+d)-
mF2R2
B4l4
；
（3）試分析討論ab棒在磁場(chǎng)中可能的運(yùn)動(dòng)情況，要求寫(xiě)出F滿(mǎn)足的條件
棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)可分三種情況討論：
①若F=
d0B4l4
2mR2
（或
2Fd0
m
=
2FR
B2l2
），則棒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；
②若F＞
d0B4l4
2mR2
（或
2Fd0
m
＜
2FR
B2l2
），則棒先加速后勻速；
③若F＜
d0B4l4
2mR2
（或
2Fd0
m
＞
2FR
B2l2
），則棒先減速后勻速．
點(diǎn)評(píng)：此題考察了導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，在安培力作用下能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題，和安培力作用下的運(yùn)動(dòng)情況．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2009?奉賢區(qū)一模）質(zhì)量為2kg的物體，放在動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，拉力做的功W和物體發(fā)生的位移S之間的關(guān)系如圖所示，則此物體在AB段做
勻速
勻速
運(yùn)動(dòng)，且整個(gè)過(guò)程中拉力的平均功率為
6.75
6.75
W．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2009?奉賢區(qū)一模）（1）在“DIS探究氣體的壓強(qiáng)和體積關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列操作錯(cuò)誤的是
A．推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要慢；
B．推拉活塞時(shí)，手不能握住注射器筒；
C．活塞和針筒之間要保持潤(rùn)滑又不漏氣；
D．壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的軟管脫落后，應(yīng)立即重新接上，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)．
（2）對(duì)一定質(zhì)量的氣體，在等溫條件下得出體積V與壓強(qiáng)P的數(shù)據(jù)如下表：
V（m3） 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20
P（×105Pa） 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70
①根據(jù)所給數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出P-1/V圖線(xiàn)，說(shuō)明可得結(jié)論是
圖線(xiàn)為一過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，證明玻意耳定律是正確的
圖線(xiàn)為一過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，證明玻意耳定律是正確的
．
②由所作圖線(xiàn)，求P=8.85×105Pa時(shí)該氣體體積是
0.17±0.01m3
0.17±0.01m3
．
③該圖線(xiàn)斜率大小和溫度的關(guān)系是
斜率越大，該氣體溫度越高
斜率越大，該氣體溫度越高
．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2009?奉賢區(qū)一模）實(shí)驗(yàn)研究表明：在彈性限度范圍內(nèi)，彈簧所受彈力的大小與彈簧的形變長(zhǎng)度成正比即F=k△x，k為勁度系數(shù)，△x為形變量．如圖所示是一個(gè)可以用來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置，其上部是一根粗細(xì)均勻截面積為S的細(xì)管子，下部是一個(gè)截面積為正方形（邊長(zhǎng)為L(zhǎng)）的容器，其底部與大氣相通，該容器左右兩壁為導(dǎo)體，其他各面是絕緣的．容器內(nèi)有一個(gè)正方形的金屬活塞，其邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)，可在金屬容器內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，活塞下方有一輕質(zhì)彈簧支撐著，已知彈簧的勁度系數(shù)為k，（實(shí)驗(yàn)中彈簧形變不超過(guò)彈性限度），活塞上部充滿(mǎn)密度為ρ的絕緣油．容器的左右兩壁與一電路連接，當(dāng)被測(cè)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)垂直容器的外表面，閉合電鍵K后，豎直管中油柱的上表面的高度變化指示被測(cè)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．
（1）閉合電鍵K后，油柱的上表面如何移動(dòng)？
油柱下移
油柱下移

（2）若電流表的示數(shù)為I，油柱上表面變化的高度為x，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B=
kS
L2
-ρgL2(
S
L2
-1)
IL
x
kS
L2
-ρgL2(
S
L2
-1)
IL
x

（3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變的情況下，要使油柱的上表面高度變化更明顯，可采用什么措施？（請(qǐng)列舉兩條）
I增大
I增大
，
S減小
S減小
．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2009?奉賢區(qū)一模）質(zhì)量為100kg的“勇氣”號(hào)火星車(chē)于2004年成功登陸在火星表面．若“勇氣”號(hào)在離火星表面12m時(shí)與降落傘自動(dòng)脫離，此時(shí)“勇氣”號(hào)的速度為4
10
m/s．被氣囊包裹的“勇氣”號(hào)剛接觸到火星表面時(shí)速度為16m/s，接著與火星表面碰撞且不反彈，靜止在火星表面上，若“勇氣”號(hào)碰撞火星時(shí)間為0.4s．已知火星的半徑為地球半徑的0.5倍，地球表面的重力加速度為10m/s2．求（不考慮火星表面空氣阻力）
（1）火星表面的重力加速度；
（2）“勇氣”號(hào)與火星碰撞時(shí)地面對(duì)它的平均作用力F；（假設(shè)碰撞中火星車(chē)速度均勻變化）
（3）火星質(zhì)量和地球質(zhì)量之比．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2009?奉賢區(qū)一模）如圖甲所示，ABCD為一液體槽，AB、CD面為銅板，BC、AD面及底面為絕緣板，槽中盛滿(mǎn)導(dǎo)電液體（設(shè)該液體導(dǎo)電時(shí)不發(fā)生電解，看作是一個(gè)定值電阻）．現(xiàn)用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)銅絲在下端固定一小鐵球構(gòu)成一單擺，銅絲的上端固定在O點(diǎn)，下端稍穿出鐵球，當(dāng)擺球在液體上方擺動(dòng)時(shí)，細(xì)銅絲始終與導(dǎo)電液體接觸（銅絲與液體間的阻力忽略不計(jì)），過(guò)點(diǎn)的豎直線(xiàn)剛好在AD邊的垂直平分面上，在銅板AB、CD面上接上圖示的電路．用DIS測(cè)得該電源路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律見(jiàn)下表，已知R1=2Ω，R2=10Ω，滑動(dòng)變阻器R3的總電阻為20Ω．
R（Ω） 2 4 6 8 10 12
U（V） 6 8 9 9.6 10 10.3
將電源負(fù)極和細(xì)銅絲的上端點(diǎn)分別連接到電壓傳感器．若將擺球拉離平衡位置，使其在垂直于、的豎直面內(nèi)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，把滑片P滑至M點(diǎn)，閉合開(kāi)關(guān)S，通過(guò)電壓傳感器，經(jīng)計(jì)算機(jī)得到圖乙的波形．試求：

（1）該電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r；
（2）單擺的擺長(zhǎng)（取π2約等于10）；
（3）此導(dǎo)電液體的電阻．

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