【題目】如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距。導軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻導軌上停放一質(zhì)量、電阻的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應強度的勻強磁場中，磁場方向豎直向下。用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示。

（1）試證明金屬桿做勻加速直線運動，并計算加速度的大��；

（2）求第2s末外力F的瞬時功率；

（3）如果水平外力從靜止開始拉動桿2s所做的功，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱。


【答案】(1)見解析；(2)0.35W；(3)0.05J

【解析】

(1) 設路端電壓為U，金屬桿的運動速度為v，則感應電動勢E=BLv，電阻R兩端的電壓

由圖乙可得

U=kt，k=0.1V/s

解得

因為速度與時間成正比，所以金屬桿做勻加速運動，加速度

(2) 在2s末，速度

v2=at=2m/s

此時通過金屬桿的電流

金屬桿受安培力

F安=BIL=0.075N

設2s末外力大小為F2，由牛頓第二定律：

F2-F安=ma

故4s末時外力F的瞬時功率P=F2v2，解得：

P=0.35W

(3) 在2s末，桿的動能

由能量守恒定律，回路產(chǎn)生的焦耳熱：

Q=W-Ek=0.35-0.2 J =0.15J

又故在金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱

Qr=0.05J

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2019年5月16日消息，在美國俄亥俄州一所中學發(fā)現(xiàn)放射性污染后，家長指責能源部門的失職。下列有關放射性元素的說法中正確的是（　�。�

A.Th釷核發(fā)生一次衰變時，生成的新核與原來的原子核相比，核子數(shù)減少了4個

B.1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象揭開原子核內(nèi)部信息認為原子核是可分的，從原子核內(nèi)部釋放的射線有射線、射線和射線，X射線

C.放射性元素衰變的快慢與溫度有關，溫度越高衰變越快

D.放射性元素發(fā)生衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子時產(chǎn)生的

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【題目】如圖所示，傾角θ=30°的光滑斜面上鎖定一根上端開口、內(nèi)壁光滑的玻璃管，管中用一段長L=28cm的水銀柱封閉一段長L1=19cm的空氣，起始狀態(tài)水銀柱靜止時上端到管口的距離為L2=9.5cm，大氣壓強恒為p0=76cmHg，回答下列問題：

(1)現(xiàn)緩慢升高封閉氣體溫度至水銀開始從管口溢出，此時封閉氣體的溫度t2=87℃，求起始狀態(tài)封閉氣體的溫度t1；

(2)若保持封閉氣體溫度t1不變，解除鎖定，讓玻璃管在光滑斜面上由靜止釋放，設斜面足夠長，能保證玻璃管穩(wěn)定勻加速下滑求管在斜面上穩(wěn)定運動時管內(nèi)氣體的長度L3。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩根光滑的金屬導軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導軌的左端接有電阻R，導軌自身的電阻不計，磁場方向垂直于斜面向上，質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab在沿著斜面、與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑h高度，在此過程中 ( )

A. 作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于零

B. 作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和

C. 恒力F與安培力的合力所的功等于零

D. 恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】⑴某實驗小組為了測量某一電阻Rx的阻值，他們先用多用電表進行粗測，測量出Rx的阻值約為18Ω左右。為了進一步精確測量該電阻，實驗臺上有以下器材：

A.電流表(量程15mA，內(nèi)阻未知)

B.電流表(量程0.6A，內(nèi)阻未知)

C.電阻箱(0～99.99Ω)

D.電阻箱(0～999.9Ω)

E.電源(電動勢約3V，內(nèi)阻約1Ω)

F.單刀單擲開關2只

G.導線若干

甲同學設計了如圖甲所示的實驗原理圖并連接好實驗器材，按照如下步驟完成實驗：

a.先將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電阻箱有合適的阻值R1，此時電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)且示數(shù)為I；

b.保持開關S1閉合，再閉合開關S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2，使電流表的示數(shù)仍為I。

①根據(jù)實驗步驟和實驗器材規(guī)格可知，電流表應選擇_______，電阻箱應選擇_______ （選填器材前的字母）

②根據(jù)實驗步驟可知，待測電阻Rx= ____________________（用步驟中所測得的物理量表示）。

⑵同學乙認為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻。若已知所選電流表的內(nèi)阻RA=2.0Ω，閉合開關S2，調(diào)節(jié)電阻箱R，讀出多組電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；由實驗數(shù)據(jù)繪出的-R圖象如圖乙所示，由此可求得電源電動勢E=________ V，內(nèi)阻r= ____ Ω。(計算結果保留兩位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在第一象限有一勻強電場，場強大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強磁場，磁場方向與紙面垂直。一質(zhì)量為m、電荷量為（）的粒子以平行x軸的速度從y軸上的P點處射入電場，在x軸上的Q點處進入磁場，并從坐標原點O離開磁場。已知OP=L，OQ=2L。不計粒子重力。求：

（1）粒子從P點入射的速度的大��；

（2）粒子第一次在磁場中運動的時間；

（3）勻強磁場的磁感應強度的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，A、B兩衛(wèi)星繞地球運行，運動方向相同，此時兩衛(wèi)星距離最近，其中A是地球同步衛(wèi)星，軌道半徑為r。地球可看成質(zhì)量均勻分布的球體，其半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T。若經(jīng)過時間t后，A、B第一次相距最遠，下列說法正確的有（　　）

A.衛(wèi)星B的運行周期大于衛(wèi)星A的運行周期

B.衛(wèi)星B的運行周期是

C.在地球兩極，地表重力加速度是

D.若衛(wèi)星B通過變軌與A對接之后，B的機械能可能不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，空間有相互平行、相距和寬度也都為L的I、II兩區(qū)域，I、II區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，I區(qū)域磁場向內(nèi)、磁感應強度為B0，II區(qū)域磁場向外，大小待定�，F(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子，從圖中所示的一加速電場中的MN板附近由靜止釋放被加速，粒子經(jīng)電場加速后平行紙面與I區(qū)磁場邊界成45°角進入磁場，然后又從I區(qū)右邊界成45°角射出。

(1)求加速電場兩極板間電勢差U，以及粒子在I區(qū)運動時間t1。

(2)若II區(qū)磁感應強度也是B0時，則粒子經(jīng)過I區(qū)的最高點和經(jīng)過II區(qū)的最低點之間的高度差是多少。

(3)為使粒子能返回I區(qū)，II區(qū)的磁感應強度B應滿足什么條件，粒子從左側進入I區(qū)到從左側射出I區(qū)需要的最長時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，絕熱氣缸A固定在水平桌面上，可通過電熱絲給內(nèi)部封閉的氣體加熱，其活塞用一輕繩與導熱氣缸B的活塞通過定滑輪相連，氣缸B懸在空中，質(zhì)量為M，底部懸掛有一質(zhì)量也為M的物體，氣缸B的活塞到氣缸B內(nèi)部底端的距離為d。兩活塞面積均為S，兩氣缸中均封閉有相同質(zhì)量的同種理想氣體，兩氣缸都不漏氣。開始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，且溫度均與環(huán)境溫度相同為T0，不計活塞和氣體的重力，不計任何摩擦，已知重力加速度為g，外界大氣壓強為P0。

(i)求A、B氣缸中氣體的壓強；

(ii)若環(huán)境溫度、大氣壓保持不變，取下氣缸B底部懸掛的物體，重新穩(wěn)定后，要使氣缸B底部離地面的高度與取下物體前相同，則氣缸A中氣體的溫度應升高多少?(活塞不會脫離氣缸)

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