導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來(lái)認(rèn)識(shí)。如圖所示，固定于水平面的U型導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬直導(dǎo)線MN在于其垂直的水平恒力F作用下，在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，速度v與恒力F的方向相同:導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路。已知導(dǎo)線MN電阻為R，其長(zhǎng)度恰好等于平行軌道間距，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。

（1）    通過(guò)公式推導(dǎo)驗(yàn)證:在時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能,也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q;

 


 （2）若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m=8.0g,長(zhǎng)度L=0.10m，感應(yīng)電流=1.0A，假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，計(jì)算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù))；

阿伏伽德羅常數(shù)NA

元電荷

導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量

（3）經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子和金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余部分）的碰撞。展開(kāi)你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線MN中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力f的表達(dá)式。


【答案】（1）Q   （2） （3）

解析：

根據(jù)公式、、、可得,

（1）力F做功,將F帶入得到

電能為，產(chǎn)生的焦耳熱為,由此可見(jiàn)

（2）總電子數(shù)N=，單位體積內(nèi)電子數(shù)為n,所以N=nsL,故有，

所以有

（3）電子損失的動(dòng)能可以表示為

電流產(chǎn)生的焦耳熱為：

電子損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為焦耳熱，所以有

聯(lián)立解得


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：


盤山公路總是筑得盤旋曲折，這是因?yàn)?　　)

A．盤山公路盤旋曲折會(huì)延長(zhǎng)爬坡的距離，根據(jù)斜面的原理，斜面越長(zhǎng)越省功

B．盤山公路盤旋曲折顯得雄偉壯觀

C．盤山公路盤旋曲折會(huì)延長(zhǎng)爬坡長(zhǎng)度，斜面的原理告訴我們，高度一定，斜面越長(zhǎng)越省力

D．盤山公路盤旋曲折是為了減小坡度，增加車輛的穩(wěn)度

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)把兩根彈簧如圖1連接起來(lái)進(jìn)行探究。

鉤碼數(shù)

1

2

3

4

LA/cm

15.71

19.71

23.66

27.76

LB/cm

29.96

35.76

41.51

47.36

（1）某次測(cè)量如圖2所示，指針示數(shù)為_(kāi)__________cm。

（2）在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表1。用表1數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧1的勁度系數(shù)為_(kāi)________N/m（重力加速度g=10m/s2）。由表1數(shù)據(jù)____________（填“能”或“不能”）計(jì)算出彈簧2的勁度系數(shù)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


下列說(shuō)法中正確的是

A．物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大

B．物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大

C．物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大

D．物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


以往，已知材料的折射率都為正值�，F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值，稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角與折射角依然滿足 但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時(shí)折射角取負(fù)值）。若該材料對(duì)于電磁波的折射率，正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


一汽車從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后剎車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到停止。下列速度v和位移x的關(guān)系圖像中，能描述該過(guò)程的是

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


    一種海浪發(fā)電機(jī)的氣室如圖所示.工作時(shí)，活塞隨海浪上升或下降，改變氣室中空氣的壓強(qiáng)，從而驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥門和出氣閥門打開(kāi)或關(guān)閉.氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過(guò)程，推動(dòng)。出氣口處的裝置發(fā)電.氣室中的空氣可視為理想氣體.

(1)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有▲ 

    (A)理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型

    (B)只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體

    (C)一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)

    (D)在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律

(2)壓縮過(guò)程中，兩個(gè)閥門均關(guān)閉.若此過(guò)程中，氣室中的氣體與外界無(wú)熱量交換，內(nèi)能增加了3.4×104J，則該氣體的分子平均動(dòng)能▲  (選填“增大”、“減小”或“不變”)，活塞對(duì)該氣體所做的功▲  (選填“大于”、“小于”或“等于”)3. 4×104 J.

(3) 上述過(guò)程中，氣體剛被壓縮時(shí)的溫度為27℃，體積為0. 224 m3 ,壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓.已知1 mol氣體在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、0℃時(shí)的體積為22.4 L,，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023 mol-1.計(jì)算此時(shí)氣室中氣體的分子數(shù).(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


如圖所示，裝有足夠多沙子的圓桶上方有大小相同的實(shí)心鋼球和木球，現(xiàn)從同一高度由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（    ）

A．鋼球陷入沙子中的深度比木球大

B．鋼球到達(dá)沙子表面的速度比木球大

C．鋼球陷入沙子全過(guò)程的速度變化量比木球大

D．鋼球陷入沙子全過(guò)程克服阻力做的功與木球相等

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


如圖，ABCD為一豎直平面的軌道，其中BC水平，A點(diǎn)比BC高出10m，BC長(zhǎng)1m，AB和CD軌道光滑。一質(zhì)量為1kg的物體，從A點(diǎn)以4m/s的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)BC后滑到高出C點(diǎn)10.3m的D點(diǎn)速度為零。求：（g=10m/s2）

（1）物體與BC軌道的滑動(dòng)摩擦因數(shù)。

（2）物體第5次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度。

（3）物體最后停止的位置（距C點(diǎn)）。

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