12．如圖所示，足夠長且電阻不計的光滑 平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，間距為L=0.5m，一勻強磁場磁感應強度B=0.2T垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P間連接阻值為R=0.40Ω的電阻，質量為m=0.01kg、電阻不計的金屬棒ab垂直緊貼在導軌上．現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，經過一段時間金屬棒達到穩(wěn)定狀態(tài)，這段時間內通過R的電荷量為0.3C，則在這一過程中（g=10m/s2）（　�。�
A．安培力最大值為0.05 NB．這段時間內下降的高度1.2 m
C．重力最大功率為0.1 WD．電阻產生的焦耳熱為0.04 J

分析 當金屬棒勻速運動時，受力平衡此時安培力最大等于重力；根據(jù)感應電動勢，歐姆定律，電流定義式可求解電荷量，已知電荷量可求解桿下落高度；
由功率公式可求解重力最大功率；根據(jù)能量守恒可求解焦耳熱．

解答 解：A．當金屬棒勻速下落時，受力平衡此時安培力最大，大小為F=mg=0.1N，故A錯誤；
B．通過電阻電荷量$q=I△t=\frac{E}{R}△t=\frac{△∅}{△t}\frac{1}{R}△t=\frac{BLh}{R}$，則金屬棒下落高度$h=\frac{qR}{BL}=1.2m$，故B正確；
C．金屬棒勻速勻速時速度最大，此時安培力等于重力，則$F=BIL=\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}=mg$，
   則金屬棒最大速度$v=\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}=4m/s$
   重力的最大功率P=mgv=0.4W，故C錯誤；
D．由能量守恒定律電阻產生的焦耳熱：$Q=mgh-\frac{1}{2}m{v}^{2}=0.04J$，故D正確；
故選：BD

點評 注意金屬棒先做加速度變小的加速運動，后做勻速直線運動．運動過程中重力勢能減少轉化為動能和焦耳熱．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

11．2017年4月1日，世界鐵人三項IR0NMAN70.3中國揭幕戰(zhàn)在廣西柳州市拉開序幕．其中跑步比賽路線為：起點窯埠古鎮(zhèn)→蟠龍路→東堤路→壺東大橋→濱江東路→在文昌大橋西橋底折返→沿原路返回終點窯埠古鎮(zhèn)（跑兩圈），共計沿柳江河岸跑步21.2km．下面有關敘述正確的是（　�。�
A．所有跑完全程的運動員的平均速度均為0
B．跑完全程用時最短的運動員平均速度最大
C．運動員跑完全程的路程為0
D．運動員跑完全程的位移為21.2km

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．如圖所示，在足夠高的水平桌面上放置兩條相距L的平行且無限長的粗糙金屬導軌ab和cd，阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連，其余電路電阻不計，金屬滑桿MN垂直于導軌并可在導軌上滑動．整個裝置放于勻強磁場中，磁場方向豎直向上，磁感應強度的大小為B．滑桿的中點系一不可伸長足夠長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一質量為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)，現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應電流，g表示重力加速度，設滑桿在運動中所受阻力恒為f，則在物體下落過程中（　�。�
A．物體的最終速度$\frac{（mg-f）R}{BL}$
B．物體的最終速度$\frac{{I}^{2}R}{mg-f}$
C．穩(wěn)定后物體重力的功率I2R
D．物體重力的最大功率為$\frac{mg（mg-f）R}{{B}^{2}{L}^{2}}$

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

20．如圖所示，先后以速度v1和v2（v1=2v2），勻速地把同一線圈從同一位置拉出有界勻強磁場的過程中，在先后兩種情況下，
（1）線圈中的電量之比為1：1
（2）線圈產生的熱量之比為2：1
（3）易混點辨析：分析（1）的問題，歸納電量的決定因素磁通量的變化量與線圈電阻．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

7．如圖所示，可看作質點的物體從光滑斜面的頂端a以某初速度水平拋出，落在斜面底端b，運動時間為t，合外力做功為W1，合外力的沖量大小為I1，若物體從a點由靜止釋放，沿斜面下滑，物體經過時間2t到達b，合外力做功為W2，合外力的沖量大小為I2，不計空氣阻力，下列判斷正確的是（　�。�
A．W1：W2=1：1
B．I1：I2=1：2
C．斜面與水平面的夾角為30°
D．物體水平拋出到達b點時速度方向與水平方向夾角為60°

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

17．如圖所示，平行金屬導軌與水平面成θ角，導軌與固定電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面，有一導體棒ab，質量為m，導體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值相等，與導軌之間的動摩擦因數(shù)μ，導體棒ab沿導軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到安培力的大小為F，此時（　�。�
A．電阻R2的電熱功率為$\frac{Fv}{6}$
B．電阻R1的電熱功率為$\frac{Fv}{3}$
C．整個裝置消耗的機械功率為Fv
D．整個裝置因摩擦而產生的熱功率為μmgvcosθ

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

4．如圖所示，兩根彼此平行放置的光滑金屬導軌，其水平部分足夠長且處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B．現(xiàn)將質量為m1的導體棒ab放置于導軌的水平段，將質量為m2導體棒cd從導軌的圓弧部分距水平段高為h的位置由靜止釋放．已知導體棒ad、cd接入電路的有效電阻分別為R1和R2其他部分電阻不計，整個過程中兩導體棒與導軌接觸良好且未發(fā)生碰撞，重力加速度力g．求：
（1）導體棒ab、cd最終速度的大小；
（2）導體棒ab所產生的熱量Q1．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

1．如圖所示，紙面內有一矩形導體閉合線框abcd，ab邊大于bc邊，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強磁場外，線框兩次分別在相同拉力作用下勻速地完全進入磁場，方向均垂直于MN．第一次ab邊平行MN進入磁場．線框上產生的熱量為Q1，通過線框導體橫截面的電荷量為q1；拉力功率為p1；第二次bc邊平行MN進入磁場．線框上產生的熱量為Q2，通過線框導體橫截面的電荷量為q2，拉力功率為p2，則（　　）
A．Q1＞Q2，q1=q2，p1＞p2B．Q1＞Q2，q1=q2，p1＜p2
C．Q1＜Q2，q1=q2，p1＜p2D．Q1＜Q2，q1＞q2，p1＞p2

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

2．據(jù)悉我國第二艘國產航母將采用蒸汽彈射器起飛，已知艦載機質量為3.2×104kg，起飛過程中發(fā)動機的推力恒為2×105N，彈射器有效作用長度為50m，推力恒定，蒸汽彈射器一次彈射做功W=9×107J，彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和，假設所受阻力為總推力的20%，以下說法正確的是（　　）
A．彈射器的推力大小為1.6×106N
B．艦載機在彈射過程中的加速度大小為62.5m/s2
C．艦載機在彈射過程中的動能增加了1×108J
D．艦載機速度為30m/s時，彈射器推力的功率為5.4×107W

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