18．圖中MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為1m，電阻不計．導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度B為0.50T的勻強磁場垂直．質(zhì)量m為0.2kg、電阻為1.0Ω的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸．導(dǎo)軌兩端分別接有滑動變阻器和阻值為2Ω的電阻R1滑動變阻器此時接入電路中電阻與R1相等．當(dāng)桿ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時以速率v勻速下滑，重力加速度取10m/s2，試求
（1）此時桿的速率v
（2）整個電路中產(chǎn)生的熱功率．

分析 （1）當(dāng)桿ab勻速下滑時，所受的重力和安培力相等，結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式、安培力公式和閉合電路歐姆定律求出桿的速率．
（2）根據(jù)能量守恒，抓住重力的功率等于整個電路中產(chǎn)生的熱功率求出熱功率的大�。�

解答 解：（1）閉合回路的總電阻${R}_{總}=\frac{{R}_{1}}{2}+r=1+1Ω=2Ω$，
根據(jù)E=BLv，I=$\frac{E}{{R}_{總}}$，F(xiàn)=BIL知，安培力F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{{R}_{總}}$，
根據(jù)mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{{R}_{總}}$得，桿的速率v=$\frac{mg{R}_{總}}{{B}^{2}{L}^{2}}=\frac{2×2}{0.25×1}m/s=16m/s$．
（2）根據(jù)能量守恒得，重力的功率等于整個電路中產(chǎn)生的熱功率，則P=mgv=2×16W=32W．
答：（1）此時桿的速率v為16m/s；
（2）整個電路中產(chǎn)生的熱功率為32W

點評 本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路、能量的基本綜合，知道桿ab勻速下滑時，安培力和重力相等，掌握安培力的經(jīng)驗表達式F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{{R}_{總}}$，并能靈活運用．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．如圖所示，在光滑絕緣的水平面上方，有兩個方向相反的水平方向的勻強磁場，PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大，磁感應(yīng)強度的大小分別為B1=B、B2=2B．一個豎直放置的邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形金屬線框，以速度v垂直磁場方向從圖中實線位置開始向右運動，當(dāng)線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中時，線框的速度為v/2，則下列結(jié)論中正確的是（　�。�
A．此過程中通過線框橫截面的電荷量為$\frac{3B{a}^{2}}{2R}$
B．此過程中回路產(chǎn)生的電能為$\frac{3}{4}$mv2
C．此時線框的加速度為$\frac{{9{B^2}{a^2}v}}{2mR}$
D．此時線框中的電功率為$\frac{9{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{4R}$

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

11．甲、乙、丙、丁四個同學(xué)學(xué)習(xí)“生活中的圓周運動”后，都知道“鐵路轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān)，還與火車在彎道上的行駛速率v有關(guān)”，于是他們進行了下面的設(shè)計，其中正確的是（　�。�
A．甲同學(xué)認為“v一定時，r越大設(shè)計h越大”
B．乙同學(xué)認為“v一定時，r越小設(shè)計h越大”
C．丙同學(xué)認為“r一定時，v越小設(shè)計h越大”
D．丁同學(xué)認為“r一定時，v越大設(shè)計h越大”

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．如圖所示，木板質(zhì)量為M，長度為L，小木塊（可視為質(zhì)點）的質(zhì)量為m，水平地面光滑，一根不計質(zhì)量的輕繩通過定滑輪分別與木板和小木塊連接，小木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，開始時木塊靜止在木板左端，現(xiàn)用水平向右的力將小木塊拉至木板右端，拉力至少做功為（　�。�
A．2μmgLB．μmgLC．μ（M+m）gLD．$\frac{μmgL}{2}$

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

13．如圖所示，一質(zhì)量為m1的小球用輕質(zhì)線懸掛在質(zhì)量為m2的木板的支架上，木板沿傾角為θ的斜面下滑時，細線呈豎直狀態(tài)，在木板下滑的過程中斜面體始終靜止在水平地面上，已知斜面體的質(zhì)量為M，重力加速度為g，則下列說法中不正確的是（　�。�
A．地面對斜面體的支持力小于（M+m1+m2）g
B．木板與斜面間的動摩擦因數(shù)為$\frac{1}{tanθ}$
C．摩擦產(chǎn)生的熱量等于木板減少的機械能
D．斜面體受到地面的摩擦力為零

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

3．如圖所示，兩條平行的水平金屬導(dǎo)軌相距L=1m，金屬導(dǎo)軌的傾斜部分與水平方向的夾角為37°，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中．金屬棒PQ的質(zhì)量為m=0.2kg，MN，PQ電阻分別為R1=1Ω和R2=2Ω．MN置于粗糙水平導(dǎo)軌上，PQ置于光滑的傾斜導(dǎo)軌上，兩根金屬棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．MN棒在水平外力F1的作用下以v1=3m/s的速度向右做勻速直線運動，PQ則在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)．此時PQNM回路消耗的電功率為P=3W，不計導(dǎo)軌的電阻，水平導(dǎo)軌足夠長，MN始終在水平導(dǎo)軌上運動．（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）求：
（1）磁感應(yīng)強度B的大小；
（2）F2的大小和方向；
（3）若改變F1的作用規(guī)律，使MN棒從靜止開始運動，運動速度v與位移x滿足關(guān)系：v=0.4x，PQ棒仍然靜止在傾斜軌道上．求MN棒從靜止開始到x=5m的過程中，MN棒產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

10．如右圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)=0.50m，左端接一電阻R=1.0Ω，磁感應(yīng)強度B=1.0T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：
（1）ab棒中感應(yīng)電動勢的大小和方向；
（2）回路中感應(yīng)電流的大小和方向；
（3）ab棒受安培力F的大小和方向．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

7．如圖所示，一理想變壓器的原線圈接有電壓為U的交流電，副線圈接有電阻R1、光敏電阻R2（阻值隨光照增強而減小），開關(guān)K開始時處于閉合狀態(tài)，下列說法正確的是（　�。�
A．當(dāng)光照變?nèi)鯐r，變壓器的輸入功率增加
B．當(dāng)滑動觸頭P向下滑動時，電阻R1消耗的功率增加
C．當(dāng)開關(guān)K由閉合到斷開，原線圈中電流變大
D．當(dāng)U增大時，副線圈中電流變小

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

8．下列說法正確的是（　�。�
A．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子
B．核泄漏事故污染物137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，其核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，可以判斷X為電子
C．某種色光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)，若增大光照強度，則單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)減少
D．若氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時輻射出的光能可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

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