【題目】如圖所示，寬度為L的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的兩端連接阻值為R的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一根質(zhì)量m的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒的有效電阻也為R，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。導(dǎo)體棒MN的初始位置與導(dǎo)軌最左端距離為L，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。

(1)若用一平行于導(dǎo)軌的恒定拉力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直，求導(dǎo)體棒最終的速度；

(2)若導(dǎo)體棒的初速度為v0，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)L停止，求此過(guò)程導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的熱量；

(3)若磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝B0＋kt(k>0)，開(kāi)始導(dǎo)體棒靜止，從t＝0時(shí)刻起，求導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)始運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)的方向。

【答案】（1）；

（2）；

（3）

【解析】試題分析：（1）導(dǎo)體棒最終勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)最終速度為v，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E=BLv，歐姆定律得：，由牛頓第二定律：F=μmg+BIL，

解得：，

（2）由能量守恒定律得：mv02＝μmgS+Q

回路中產(chǎn)生的總焦耳熱Q＝mv02μmgS，

根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)，棒上焦耳熱和電阻上焦耳熱相等，

解得：Q棒＝mv02μmgS

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B=B0+kt，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：，歐姆定律得：

導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律（B0+kt）IL=μmg，即：解得：

由楞次定律得導(dǎo)體棒將向左運(yùn)動(dòng)

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：

【題目】在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中

（1）測(cè)得擺線長(zhǎng)101cm，擺球直徑為2．00cm，單擺做50次全振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間為101．5s，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎礸= m/s2（π=3．14 保留3位有效數(shù)字）．

（2）如果測(cè)得g值偏大，可能的原因是（ ）

A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過(guò)緊。

B．擺線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了。

C．開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過(guò)遲按下

D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)次數(shù)記為50次

E．漏測(cè)了小球的半徑，把擺線長(zhǎng)直接當(dāng)作擺長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】研究放射性元素射線性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。則

A．a為電源正極，到達(dá)A板的為α射線

B．a為電源正極，到達(dá)A板的為β射線

C．a為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為α射線

D．a為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為β射線

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】利用圖2裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。

①為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的。

A．動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量

B．速度變化量和勢(shì)能變化量

C．速度變化量和高度變化量

②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)（含鐵夾）、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是。

A．交流電源

B．刻度尺

C．天平（含砝碼）

③實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。

已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打Ｏ點(diǎn)到打Ｂ點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量＝ ，動(dòng)能變化量＝ 。

④大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是。

A．利用公式計(jì)算重物速度

B．利用公式計(jì)算重物速度

C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D．沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法

⑤某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒。請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲的光電門傳感器是測(cè)定物體通過(guò)光電門的時(shí)間的儀器，其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到接收端，當(dāng)固定在運(yùn)動(dòng)物體上的一個(gè)已知寬度為d的擋光板通過(guò)光電門擋住紅外線時(shí)，和它連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器可記下?lián)豕獾臅r(shí)間，則可以求出運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度大小。

（1）為了減小測(cè)量瞬時(shí)速度的誤差，應(yīng)選擇寬度比較_____（選填“寬”或“窄”）的擋光板。

（2）如圖乙是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將該光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同的重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車，小車每次都從同一位置A點(diǎn)靜止釋放。

①如圖丙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光板的寬度d=_____mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖乙A點(diǎn)靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器記下?lián)豕獍逋ㄟ^(guò)光電門時(shí)擋光時(shí)間間隔，則小車通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)____m/s；

②實(shí)驗(yàn)中設(shè)小車的質(zhì)量為，重物的質(zhì)量為，則在與滿足關(guān)系式_______時(shí)可近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小與重物的重力大小相等；

③測(cè)出多組重物的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)擋光板通過(guò)光電門的時(shí)間，并算出小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度v，通過(guò)描點(diǎn)作出兩物理量的線性關(guān)系圖像，可間接得出小車的加速度與力之間的關(guān)系。處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出________圖像（選填“”或“”）；

④某同學(xué)在③中作出的線性關(guān)系圖像不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖丁所示（圖中的m表示或），其可能的原因是__________

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。

（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s-t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。

（3）對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n=2時(shí)的s-t圖像如圖（b）所示；由圖（b）求出此時(shí)小車的加速度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。

n

1

2

3

4

5

0.20

0.58

0.78

1.00

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖像。從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比。

（5）利用a–n圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為_(kāi)______kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8 m·s–2）。

（6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟（1），下列說(shuō)法正確的是_______（填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)）

A．a(chǎn)–n圖線不再是直線

B．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)

C．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。

（1）已知表頭G滿偏電流為100 μA，表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 Ω。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表，然后再將其改裝為兩個(gè)量程的電壓表。若使用a、b兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為1 V；若使用a、c兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為3 V。則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應(yīng)選R1=_______Ω，R2=_______Ω，R3=_______Ω。

（2）用量程為3 V，內(nèi)阻為2 500 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。所用電池的電動(dòng)勢(shì)E為5 V；滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為50 Ω和5 kΩ。為方便實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電壓，圖中R應(yīng)選用最大阻值為_(kāi)_____Ω的滑動(dòng)變阻器。

（3）校準(zhǔn)時(shí)，在閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近_______（填“M”或“N”）端。

（4）若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值_______（填“大于”或“小于”）900 Ω。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用如圖所示電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)器材：待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)約3 V，內(nèi)阻約2 Ω），保護(hù)電阻R1（阻值10 Ω）和R2（阻值5 Ω），滑動(dòng)變阻器R，電流表A，電壓表V，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。

實(shí)驗(yàn)主要步驟：

（i）將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開(kāi)關(guān)；

（ii）逐漸減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I；

（iii）以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作U–I圖線（U、I都用國(guó)際單位）；

（iv）求出U–I圖線斜率的絕對(duì)值k和在橫軸上的截距a。

回答下列問(wèn)題：

（1）電壓表最好選用_____；電流表最好選用_____。

A．電壓表（0~3 V，內(nèi)阻約15 kΩ）

B．電壓表（0~3 V，內(nèi)阻約3 kΩ）

C．電流表（0~200 mA,內(nèi)阻約2 Ω）

D．電流表（0~30 mA,內(nèi)阻約2 Ω）

（2）滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大。兩導(dǎo)線與滑動(dòng)變阻器接線柱連接情況是_____。

A．兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端接線柱

B．兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿兩端接線柱

C．一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端的接線柱

D．一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端的接線柱

（3）選用k、a、R1和R2表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E=______，r=______，代入數(shù)值可得E和r的測(cè)量值。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示為著名的“阿特伍德機(jī)”裝置示意圖。跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪的輕繩兩端懸掛兩個(gè)質(zhì)量均為M的物塊，當(dāng)左側(cè)物塊附上質(zhì)量為m的小物塊時(shí)，該物塊由靜止開(kāi)始加速下落，下落h后小物塊撞擊擋板自動(dòng)脫離，系統(tǒng)以v勻速運(yùn)動(dòng)。忽略系統(tǒng)一切阻力，重力加速度為g．若測(cè)出v，則可完成多個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于此次實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，正確的是

A．系統(tǒng)放上小物塊后，輕繩的張力增加了mg

B．可測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>

C．要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，需驗(yàn)證等式mgh＝Mv2，是否成立

D．要探究合外力與加速度的關(guān)系，需探究是否成立

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