【題目】如圖所示，質(zhì)量為m、邊長為l的單匝正方形導(dǎo)線框aba′b′套在橫截面為正方形但邊長略小于l的N磁極上，其aa′邊和bb′邊處于磁極的夾縫間，磁極的夾縫間存在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(可認(rèn)為其他區(qū)域無磁場)，導(dǎo)線框由電阻率為ρ、橫截面積為S的金屬絲制成。導(dǎo)線框由靜止開始釋放，其平面在下落過程中保持水平。磁場區(qū)域在豎直方向足夠長，不計空氣阻力，重力加速度大小為g。

(1)求導(dǎo)線框下落的最大速度vm；

(2)求導(dǎo)線框下落的加速度大小為0.5g時，導(dǎo)線框的發(fā)熱功率P；

(3)若導(dǎo)線框從被釋放至達(dá)到最大速度(vm)的過程中，下落的高度為h，求導(dǎo)線框在下落2h的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

（1）設(shè)導(dǎo)線框下落的速度為v時，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，感應(yīng)電流為I，導(dǎo)線框受到的豎直向上的安培力大小為F，有：E=2Blv；

其中：

F=2BIl

解得

可見，F隨速度v增大而增大，當(dāng)F等于導(dǎo)線框受到的重力時，達(dá)到最大速度vm，

則：

解得

（2）設(shè)當(dāng)導(dǎo)線框下落的加速度為0.5g時，導(dǎo)線框中的電流為I1，此時導(dǎo)線框受到的安培力為F1，由牛頓第二定律：

其中F1=2BI1l

導(dǎo)線框的發(fā)熱功率：P=I12R

解得

（3）導(dǎo)線框的速度達(dá)到最大速度vm后將以速度vm做勻速直線運(yùn)動，在導(dǎo)線框下落2h過程中，由能量守恒：

解得：

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】如圖所示，圖甲中MN為足夠大的不帶電薄金屬板，在金屬板的右側(cè)，距離為d的位置上放入一個電荷量為＋q的點(diǎn)電荷O，由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生了如圖甲所示的電場分布。P是金屬板上的一點(diǎn)，P點(diǎn)與點(diǎn)電荷O之間的距離為r，幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難。幾位同學(xué)經(jīng)過仔細(xì)研究，從圖乙所示的電場得到了一些啟示，經(jīng)過查閱資料他們知道：圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場分布是一樣的。圖乙中兩異種點(diǎn)電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線。由此他們分別對P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向和大小做出以下判斷，其中正確的是(　　)

A. 方向沿P點(diǎn)和點(diǎn)電荷的連線向左，大小為

B. 方向沿P點(diǎn)和點(diǎn)電荷的連線向左，大小為

C. 方向垂直于金屬板向左，大小為

D. 方向垂直于金屬板向左，大小為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】利用圖中所示的裝置可以研究自由落體運(yùn)動。實驗中需要調(diào)整好儀器，正確操作后，打點(diǎn)計時器會在紙帶上打出一系列的小點(diǎn)。

①為了測試重物下落的加速度，還需要的實驗器材有_____（填入正確選項前的字母）

A．天平 B．秒表 C．米尺

②下列哪個操作是正確的：_____（填入正確選項前的字母）

A．先接通打點(diǎn)計時器的電源，打點(diǎn)穩(wěn)定后，松開紙帶，使重物下落。

B．先松開重物，讓重物帶著紙帶下落，再接通打點(diǎn)計時器的電源。

③電火花計時器使用_____V（填“4﹣6V”或“220V”）的_____電源（填“交流”或“直流”）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】金屬絲的電阻大約為4 Ω，在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測電阻絲外，選用了如下實驗器材：

A．直流電源：電動勢約4.5 V，內(nèi)阻不計；

B．電流表A：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0. 125 Ω；

C．電壓表V：量程0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ；

D．滑動變阻器R：最大阻值10 Ω；

E．開關(guān)、導(dǎo)線等．

（1）在以下可供選擇的實驗電路中，應(yīng)該選圖____（填“甲”或“乙”），選擇的接法為____接法（填“內(nèi)”或“外”），此接法測得的電阻值將___________(填“大于”、“小于”或“等于”)被測電阻的實際阻值.

（2）根據(jù)所選實驗電路圖，在實物圖中完成其余的連線.在閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置在______（填“最左”或“最右”）端.

（3）根據(jù)所選量程，某次實驗兩電表的示數(shù)如圖，則讀數(shù)分別為______V和_______A．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，所用小燈泡標(biāo)有“3V 0.3A”字樣，并提供以下器材：

A.電壓表V (0~5V，內(nèi)阻約3kΩ)

B電流表A1 (0~3A，內(nèi)阻約0.2Ω)

C.電流表A2 (0~500mA，內(nèi)阻約1Ω)

D.滑動變阻器R1(0~10Ω)

E.滑動變阻器R2(0~2kΩ)

F.直流電源E(電動勢4.5V，內(nèi)阻不計)

G.開關(guān)S及導(dǎo)線若干

(1)為了提高測量的準(zhǔn)確度和調(diào)節(jié)方便，實驗中應(yīng)選用的電流表是___________(選填“B”或“C”)，應(yīng)選用的滑動變阻器是__________(選填“D”或“E”)

(2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖_______。

(3)正確設(shè)計并連接好實驗電路后，閉合開關(guān)S緩慢移動滑動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組示數(shù)描繪出的U-I圖象如圖所示，可知隨著小燈泡中的電流增大，小燈泡的電阻__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質(zhì)量為m的物體，在F1、F2、F3三個共點(diǎn)力的作用下做勻速直線運(yùn)動，保持F1、F2不變，僅將F3的方向改變90°（大小不變）后，物體可能做（ ）

A. 加速度大小為的勻變速直線運(yùn)動

B. 加速度大小為的勻變速直線運(yùn)動

C. 加速度大小為的勻變速曲線運(yùn)動

D. 勻速直線運(yùn)動

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的 軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為10Ω，外接一只電阻為90Ω的燈泡，不計電路的其他電阻，則（ ）

圖甲 圖乙

A. t＝0時刻線圈平面與中性面垂直

B. 每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次

C. 燈泡兩端的電壓為22V

D. 0~0.01s時間內(nèi)通過燈泡的電量為0

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】圖甲所示，水平放置的線圈匝數(shù)n=200匝，直徑d1=40cm，電阻r=2Ω，線圈與阻值R=6Ω的電阻相連．在線圈的中心有一個直徑d2=20cm的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化，規(guī)定垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向為正方向．試求：

（1）電壓表的示數(shù)；

（2）若撤去原磁場，在圖中虛線的右側(cè)空間加磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，將線圈向左拉出磁場的過程中，求通過電阻R上的電荷量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的A點(diǎn)和B點(diǎn)，如圖所示；當(dāng)輕桿繞軸AB以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，繩a與水平方向成θ角，繩b處于水平方向且長為L，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法正確的是（　　）

A. a繩的張力隨角速度的增大而增大

B. 當(dāng)角速度 時，b繩開始出現(xiàn)彈力

C. 只要a、b繩夾角不變，a繩上張力一定不變

D. 若b繩突然被剪斷，則a繩的彈力一定發(fā)生變化

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