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【題目】如圖甲所示，足夠長的“U”型金屬導軌固定在水平面上，金屬導軌寬度L=1.0m，導軌上放有垂直導軌的金屬桿P，金屬桿質量為m=0.1kg，空間存在磁感應強度B=0.5T，豎直向下的勻強磁場．連接在導軌兩端的電阻R=3.0Ω，金屬桿的電阻r=1.0Ω，其余部分電阻不計．某時刻給金屬桿一個水平向右的恒力F，金屬桿P由靜止開始運動，圖乙是金屬桿P運動過程的v-t圖象，導軌與金屬桿間的動摩擦因數μ=0.5．在金屬桿P運動的過程中，第一個2s內通過金屬桿P的電荷量與第二個2s內通過P的電荷量之比為3：5．g取10m/s2．求：
（1）水平恒力F的大�。�
（2）求前2s內金屬桿P運動的位移大小x1；
（3）前4s內電阻R上產生的熱量．

【答案】（1）0.75N；（2）4.8m；（3）1.8J．

【解析】

（1）由圖乙可知金屬桿P先作加速度減小的加速運動，2s后做勻速直線運動．
當t=2s時，v=4m/s，此時感應電動勢

E=Blv

感應電流

安培力

根據牛頓運動定律有

F-F'-μmg=0

解得

F=0.75N

（2）通過金屬桿P的電荷量

其中

所以

（x為P的位移）

設第一個2s內金屬桿P的位移為x1，第二個2s內P的位移為x2
則

△Φ1=BLx1

△Φ2=BLx=BLvt

由于

q1：q2=3：5

聯立解得

x2=8m，x1=4.8m．

（3）前4s內由能量守恒得

其中Qr：QR=r：R=1：3

解得：

QR=1.8J．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某研究小組通過實驗測得兩滑塊碰撞前后運動的實驗數據，得到如圖所示的位移—時間圖象.圖中的線段、、分別表示沿光滑水平面上同一條直線運動的滑塊Ⅰ、Ⅱ和它們發(fā)生正碰后結合體的位移變化關系.已知相互作用時間極短，由圖象給出的信息可知（ ）

A.碰前滑塊Ⅰ與滑塊Ⅱ速度大小之比為5∶2

B.碰前滑塊Ⅰ的動量大小比滑塊Ⅱ的動量大小大

C.碰前滑塊Ⅰ的動能比滑塊Ⅱ的動能小

D.滑塊Ⅰ的質量是滑塊Ⅱ的質量的

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】兩個小球A、B在光滑的水平面上相向運動，它們的質量分別為4kg和2kg，A的速度為v1=3m/s， B的速度v2=-3m/s，則它們發(fā)生正碰后，其速度可能分別是

A. 均為+1m/s

B. -2m/s和7m/s

C. -1m/s和+5m/s

D. +2m/s和-1m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是最大阻值為20kΩ的可變電阻；表頭G的滿偏電流為250μA，內阻為600Ω。虛線方框內為換擋開關。A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位。5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×1kΩ擋。

（1）圖中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。

（2）關于R6的使用，下列說法正確的是____(填正確答案標號)。

A．在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置

B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置

C．使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置

（3）要想使用直流電壓1V擋，選擇開關B應與______相連(填選擇開關對應的數字)。

（4）根據題給條件可得R1＋R2=________Ω。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有一輛質量為800kg的小汽車駛上圓弧半徑為50m的拱橋。（g取10m/s2）

(1)汽車到達橋頂時速度為5m/s，汽車對橋的壓力是多大？

(2)汽車以多大速度經過橋頂時便恰好對橋沒有壓力而騰空？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，將質量m＝1kg的圓環(huán)套在固定的傾斜足夠長的直桿上，桿的傾角為，環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑。對環(huán)施加一位于豎直平面內斜向上與桿夾角為的拉力 ，使圓環(huán)由靜止開始沿桿加速向上運動，已知環(huán)與桿間動摩擦因數。求

（1）F作用t=2s時圓環(huán)的速度是多大？

（2）2s后撤去力F，求圓環(huán)繼續(xù)沿桿上滑的最大距離是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，傾角為37°的粗糙斜面AB底端與半徑R=0.4m的光滑半圓軌道BC平滑相連，O為軌道圓心，BC為圓軌道直徑且處于豎直方向，A、C兩點等高。質量m=1kg的滑塊從A點由靜止開始下滑，恰能滑到與O等高的D點，（g取10m/s2，sin37=0.6， cos37=0.8）

（1）求滑塊與斜面間的動摩擦因數μ。

（2）若使滑塊能到達C點，求滑塊從A點沿斜面滑下時的初速度v0的最小值。

（3）若滑塊離開A處的速度大小為m/s，求滑塊從C點飛出至落到斜面上的時間t。

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【題目】很多物理規(guī)律具有普適性，如能量轉化和守恒是自然界中一條普遍規(guī)律，請結合相關規(guī)律完成下列問題：

（1）如圖所示，一個帶電量為+Q的點電荷固定在坐標軸原點O。另一點電荷+q僅在電場力的作用下沿Ox軸運動，A、B是x軸上的兩個位置。在點電荷運動的過程中，經過位置A時動能為Ek1，電勢能為EP1，經過位置B時動能為Ek2，電勢能為EP2，請根據功是能量轉化的量度，證明：該點電荷從A運動到B 的過程中，動能和電勢能之和保持不變。

（2）如圖所示，帶+q1的質量為m小球B靜止在光滑絕緣水平面上，帶+q2的質量為2m的小球A從很遠處以初速度v0向B球運動，A的速度始終沿著兩球的連線方向，二者始終沒有接觸。取無限遠處勢能為零。

a．求兩個電荷的相互作用能的最大值。

b．若B小球初始狀態(tài)不是靜止，而是具有與v0同一直線上的速度。要使A球的速度方向不發(fā)生改變，求B小球初始狀態(tài)的速度范圍。

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【題目】質子和α粒子（氦核）分別從靜止開始經同一加速電壓U1加速后，垂直電場方向進入同一偏轉電場，偏轉電場電壓U2。兩種粒子都能從偏轉電場射出并打在熒光屏MN上，粒子進入偏轉電場時速度方向正對熒光屏中心O點。下列關于兩種粒子運動的說法正確的是：

A.兩種粒子會打在屏MN上的同一點

B.兩種粒子不會打在屏MN上的同一點，質子離O點較遠

C.兩種粒子離開偏轉電場時具有相同的動能

D.兩種粒子離開偏轉電場時具有不同的動能，α粒子的動能較大

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