12.如圖所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.8T,兩導(dǎo)軌間距離為d=0.5m,電阻R=4Ω,導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=0.1kg,不計導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻,忽略摩擦力,用F=0.2N的恒力由靜止開始拉動導(dǎo)體棒運動.
(1)求ab桿可達(dá)到的最大速度;
(2)當(dāng)ab桿的速度v′=2m/s時,求桿的加速度;
(3)在恒力作用下桿向右運動了s=10m后達(dá)到最大速度,求在這個過程中電阻產(chǎn)生的熱量Q.

分析 (1)導(dǎo)軌足夠長,當(dāng)加速度為零時速度最大,此時外力等于安培力,由平衡條件求最大速度.
(2)由由E=BLv求出感應(yīng)電動勢,由歐姆定律求解電流,得到安培力,再由牛頓第二定律求出加速度;
(3)根據(jù)能量守恒定律求電阻產(chǎn)生的熱量Q.

解答 解:(1)導(dǎo)軌足夠長,當(dāng)加速度為零時速度最大,此時外力等于安培力,則有:
F=F;
又 F=BId,I=$\frac{Bd{v}_{m}}{R}$
聯(lián)立解得最大速度為:vm=$\frac{FR}{{B}^{2}9cqhn2a^{2}}$=$\frac{0.2×4}{0.{8}^{2}×0.{5}^{2}}$m/s=5m/s
(2)當(dāng)ab桿的速度達(dá)到v′=2m/s時,ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=Bdv′=0.8×0.5×2V=0.8V
由歐姆定律得電流為:I′=$\frac{E}{R}$=0.2A
棒受到的安培力大小為:FA=BI′d=0.8×0.2×0.5N=0.08N
由牛頓第二定律可得:a=$\frac{F-{F}_{安}}{m}$=$\frac{0.2-0.08}{0.1}$=1.2m/s2
(3)在恒力作用下桿向右運動了s=10m后達(dá)到最大速度時,根據(jù)能量守恒定律得:
Fs=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$+Q
則得:Q=0.75J
答:(1)ab桿可達(dá)到的最大速度是5m/s;
(2)當(dāng)ab桿的速度v′=2m/s時,桿的加速度是1.2m/s2
(3)在恒力作用下桿向右運動了s=10m后達(dá)到最大速度,在這個過程中電阻產(chǎn)生的熱量Q是0.75J.

點評 本題考查了牛頓第二定律、安培力公式、牛頓第二定律,分析清楚金屬棒的運動過程,熟練推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系,即可正確解題.

練習(xí)冊系列答案
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2.使用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律,打出一條紙帶如圖乙所示.圖乙中O是打出的第一個點跡,A、B、C、D、E、F…是依次打出的點跡,量出OE間的距離為l,DF間的距離為s,已知打點計時器打點的周期是T=0.02s.

(1)上述物理量如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式$gl=\frac{1}{8}{(\frac{S}{T})}^{2}$,即驗證了重物下落過程中機械能是守恒的.
(2)如果發(fā)現(xiàn)圖乙中OA距離大約是4mm,則出現(xiàn)這種情況的原因可能是先釋放紙帶后啟動打點計時器,如果出現(xiàn)這種情況,上述的各物理量間滿足的關(guān)系式可能是$gl<\frac{1}{8}{(\frac{S}{T})}^{2}$.

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3.平行板電容器充電后與電源斷開,負(fù)極板接地,在兩極板間有一正電荷(電量很。┕潭ㄔ赑點,如圖所示,以E表示兩極板間的電場強度,U表示電容器兩極間的電壓;EP表示正電荷在P點的電勢能.若保持負(fù)極板不動,將正極板移到圖中虛線所示的位置,則( 。?
A.U變小,E不變B.E變大,EP變大?C.U變小,EP變小D.U不變,EP不變?

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20.物體沿一直線運動,某時刻的速度為6m/s,加速度為-2m/s2,這表示物體的( 。
A.加速度方向與速度方向相反,而速度在減小
B.加速度方向與速度方向相同,而速度在減小
C.加速度方向與速度方向相同,而速度在增大
D.加速度方向與速度方向相反,而速度在增大

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7.一只小船在靜水中的速度為4m/s,要橫渡寬為30m、水流速度為3m/s的河流,下述說法中正確的是( 。
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C.此船過河的最短時間為6 sD.此船的合速度可能為8 m/s

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17.關(guān)于質(zhì)點,下列說法中正確的是( 。
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C.凡是小的物體,皆可以看成質(zhì)點;凡是大的物體,皆不能看成質(zhì)點
D.如果物體的形狀和大小對于所研究的問題屬于無關(guān)或次要因素時,可把物體看成質(zhì)點

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A.5 NB.4 NC.3 ND.33 N

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1.如圖所示的分壓電路中,變阻器R的滑動片P置于R的中點,R1為用電器,則下列說法中正確的是( 。
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2.如圖所示,兩塊長3cm的平行金屬板AB相距1cm,并始終與300V直流電源的兩極連接,φA<φB,如果在兩板正中間有一電子( m=9×10-31kg,e=-1.6×10-19C),沿垂直于電場方向以2×107m/s的速度飛入,則
(1)請通過計算說明電子能否飛離平行金屬板正對空間.
(2))如果由A到B分布寬1cm的電子帶通過此電場,在題中條件下,能飛離電場的電子數(shù)占總數(shù)的百分之幾?
(3)若AB兩板間電壓可以任意調(diào)整,試求:UAB滿足什么條件才能保證從正中間射入的電子從板間偏出?

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