（滿分12分）如圖所示，寬度為L的金屬框架豎直固定在絕緣地面上，框架的上端接有一特殊的電子元件，如果將其作用等效成一個(gè)電阻，則其阻值與其兩端所加的電壓成正比，即等效電阻，式中k為恒量。框架上有一質(zhì)量為m的金屬棒水平放置，金屬棒與光滑框架接觸良好，離地高為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與框架平面垂直。將金屬棒由靜止釋放，棒沿框架向下運(yùn)動(dòng)。其它電阻不計(jì)，問(wèn)：
（1）金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)棒的電流多大？方向如何？
（2）金屬棒經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間落到地面？
（3）金屬棒從釋放到落地過(guò)程中在電子元件上消耗的電能多大？
（1），方向水平向右
（2）
（3）

（1）（4分）在棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電流大小為
；                           ①   （2分）
電流方向水平向右（從a→b）。       （1分）
（2）（6分）在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒受到的安培力為

對(duì)金屬棒運(yùn)用牛頓第二定律，
                         ③   （1分）
得   恒定，金屬棒作勻加速直線運(yùn)動(dòng)；（2分）
設(shè)金屬棒經(jīng)過(guò)時(shí)間t落地，有
                                 ④
解得：       ⑤   （2分）
（3）（4分）設(shè)金屬棒落地時(shí)速度大小為v，有
  （2分）
根據(jù)動(dòng)能定理，有
                      ⑥
得   （2分）
另解：金屬棒從釋放到落地過(guò)程中在電子元件上消耗的電能等于克服安培力所做的功，即
     ⑦          （4分）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（20分）如圖所示，在距離水平地面的虛線的上方有一個(gè)方向垂直于紙面水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T。正方形線框的邊長(zhǎng)=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg，R=0.08Ω，物體A的質(zhì)量M=0.2kg。開始時(shí)線框的邊在地面上，各段繩都處于伸直狀態(tài)，從如圖所示的位置將A從靜止釋放。一段時(shí)間后線框進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線框的邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)物體A恰好落地，此時(shí)輕繩與物體A分離，線框繼續(xù)上升一段時(shí)間后開始下落，最后落至地面。整個(gè)過(guò)程線框沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，線框平面始終處于紙面，g取10m/s2。求：

（1）線框從開始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)所用的時(shí)間；
（2）線框落地時(shí)的速度大��；
（3）線框進(jìn)入和離開磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中線框產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R為一電阻. ef為垂直于ab、cd的一根導(dǎo)體桿，可以在ab、cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng). 桿ef及線框的電阻均不計(jì). 開始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度v0，則 
A．ef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速B．ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最終停止
C．ef將勻速向右運(yùn)動(dòng)D．ef將往返運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（16分）一個(gè)匝數(shù)為n =200的矩形線圈abcd位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度大小為B =0.8T、初始位置如圖11所示（線圈平面和磁場(chǎng)方向平行），線圈以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω=5rad/s，已知ab邊L1 =15cm，ad邊L2 =10cm，線圈的總電阻是R =100Ω。求：

（1）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；
（2）線圈從初始位置開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的感應(yīng)電流的瞬時(shí)表達(dá)式；
（3）線圈從初始位置開始，轉(zhuǎn)過(guò)90°角的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量；
（4）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)1分鐘內(nèi)外力所做的功。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

(16分)如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌處于同一水平面內(nèi)，相距L=0.3m，導(dǎo)軌的左端M、N用0.2Ω的電阻R連接，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．導(dǎo)軌上停放著一金屬桿，桿的電阻r＝0.1，質(zhì)量m＝0.1kg，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T �，F(xiàn)在金屬桿上施加一垂直于桿的水平向右外力F，使R上的電壓每秒鐘均勻地增加0.05V，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。
（1）證明金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)并求出加速度的大小
（2）寫出外力F隨時(shí)間變化的函數(shù)式
（3）試求從桿開始運(yùn)動(dòng)后的2s內(nèi)通過(guò)電阻R的電量．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）
如圖甲所示，CDE是固定在絕緣水平面上的光滑金屬導(dǎo)軌，CD=DE=L，∠CDE=60°，CD和DE單位長(zhǎng)度的電阻均為r0，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。    MN是絕緣水平面上的一根金屬桿，其長(zhǎng)度大于L，電阻可忽略不計(jì)�，F(xiàn)MN在向右的水平拉力作用下以速度v0。在CDE上勻速滑行。MN在滑行的過(guò)程中始終與CDE接觸良好，并且與C、E所確定的直線平行。
（1）求MN滑行到C、E兩點(diǎn)時(shí)，C、D兩點(diǎn)電勢(shì)差的大��；
（2）推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系表達(dá)式；
（3）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中我們學(xué)過(guò)：通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的關(guān)系圖線（v – t 圖）可以求出物體運(yùn)動(dòng)的位移x，如圖乙中物體在0 – t0。時(shí)間內(nèi)的位移在數(shù)值上等于梯形Ov0Pt的面積。通過(guò)類比我們可以知道：如果畫出力與位移的關(guān)系圖線（F—x圖）也可以通過(guò)圖線求出力對(duì)物體所做的功。
請(qǐng)你推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，MN所受安培力F安與MN的位移x的關(guān)系表達(dá)式，并用F安與x的關(guān)系圖線求出MN在CDE上整個(gè)滑行的過(guò)程中，MN和CDE構(gòu)成的回路所產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

兩金屬桿ab和cd長(zhǎng)均為l，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，M＞m，用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長(zhǎng)的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)，兩金屬桿都處在水平位置，如圖4－93所示，整個(gè)裝置處在一個(gè)與回路平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．若金屬桿ab正好勻速向下運(yùn)動(dòng)，求其運(yùn)動(dòng)的速度．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

某研究小組的同學(xué)利用銅芯電纜線和靈敏電流計(jì)做搖繩發(fā)電的探究實(shí)驗(yàn)。如圖所示，他們將電纜線和靈敏電流計(jì)連成閉合回路，在操場(chǎng)上由兩位同學(xué)手搖導(dǎo)線，其他同學(xué)觀察靈敏電流計(jì)的指針變化。在下列說(shuō)法中，你認(rèn)為正確的研究結(jié)果應(yīng)符合
A．搖動(dòng)繩子時(shí)，流過(guò)靈敏電流計(jì)的電流是大小變化的直流電
B．搖動(dòng)繩子時(shí)，靈敏電流計(jì)中電流的大小與兩同學(xué)的站立方位無(wú)關(guān)
C．僅增加繩子的長(zhǎng)度，靈敏電流計(jì)中的電流的最大值增大
D．僅增加搖繩的頻率，靈敏電流計(jì)中的電流的最大值不變

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

(20分)
如圖15所示，固定在上、下兩層水平面上的平行金屬導(dǎo)軌、和、間距都是，二者之間固定有兩組豎直半圓形軌道和，兩軌道間距也均為，且和的豎直高度均為4R，兩組半圓形軌道的半徑均為R。軌道的端、端的對(duì)接狹縫寬度可忽略不計(jì)，圖中的虛線為絕緣材料制成的固定支架，能使導(dǎo)軌系統(tǒng)位置固定。將一質(zhì)量為的金屬桿沿垂直導(dǎo)軌方向放在下層導(dǎo)軌的最左端位置，金屬桿在與水平成角斜向上的恒力作用下沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好。當(dāng)金屬桿通過(guò)4R的距離運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌末端位置時(shí)其速度大小。金屬桿和導(dǎo)軌的電阻、金屬桿在半圓軌道和上層水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦阻力，以及整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力均可忽略不計(jì)。
（1）已知金屬桿與下層導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求金屬桿所受恒力F的大��；
（2）金屬桿運(yùn)動(dòng)到位置時(shí)撤去恒力F，金屬桿將無(wú)碰撞地水平進(jìn)入第一組半圓軌道和，又在對(duì)接狹縫和處無(wú)碰撞地水平進(jìn)入第二組半圓形軌道和的內(nèi)側(cè)，求金屬桿運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高位置時(shí)，它對(duì)軌道作用力的大�。�
（3）若上層水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，其右端連接的定值電阻阻值為，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿由第二組半圓軌道的最高位置處，無(wú)碰撞地水平進(jìn)入上層導(dǎo)軌后，能沿上層導(dǎo)軌滑行。求金屬桿在上層導(dǎo)軌上滑行的最大距離。

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