如圖12-62所示，兩根足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面.兩根質(zhì)量均為m且電阻不相同的金屬桿甲和乙跨放在導(dǎo)軌上，兩金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直.現(xiàn)在在金屬桿甲上加一個(gè)與金屬桿甲垂直且水平向右的恒力F，使金屬桿甲從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向右滑動(dòng).與此同時(shí)，在金屬桿乙上加上另外一個(gè)與金屬桿乙垂直且水平向左的拉力，該拉力的功率恒為P，使金屬桿乙也由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向左滑動(dòng).已知經(jīng)過(guò)時(shí)間t，甲桿位移為s，兩金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱之和為Q，此時(shí)兩桿剛好都勻速運(yùn)動(dòng)，在該時(shí)刻立即撤去作用在乙上的拉力.試求在以后的過(guò)程中，甲、乙兩桿組成的系統(tǒng)，最多還能產(chǎn)生多少焦耳熱？

圖12-62


解析:

在t時(shí)間內(nèi)的過(guò)程中，設(shè)t秒末甲速度為v1，乙速度為v2．

有：Pt+Fs=Q++

因t秒末二者都勻速，甲、乙兩桿所受的安培力都等于拉力，所以有：P=Fv2

以上聯(lián)合解得：v2=

v1=

t時(shí)刻以后的過(guò)程中，甲、乙二者組成的系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒．當(dāng)二者速度大小方向都相同時(shí)，回路中電流為零，不再產(chǎn)生焦耳熱，二者都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和v2相同，設(shè)共同速度為v，產(chǎn)生的焦耳熱為Q′．由動(dòng)量守恒得：mv2-mv1=2mv

由能的轉(zhuǎn)化與守恒得

解得：v=

Q′=[Pt+Fs-Q+]．

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：

（2009?上海模擬）利用如圖1所示的電路測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，提供的器材有：
A．干電池兩節(jié)（每節(jié)電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻未知）
B．直流電壓表V1、V2（內(nèi)阻很大）
C．直流電流表A（內(nèi)阻可以忽略不計(jì)）
D．定值電阻R（阻值未知，但不小于5Ω）
E．滑動(dòng)變阻器      F．導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)
（1）甲同學(xué)利用該電路完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于某根導(dǎo)線發(fā)生斷路故障，因此只記錄到了一個(gè)電壓表和電流表的示數(shù)，如下表所示：
U/V 2.62 2.48 2.34 2.20 2.06 1.92
I/A 0.08 0.12 0.19 0.20 0.24 0.28
試?yán)帽砀裰械臄?shù)據(jù)在所給的坐標(biāo)圖中作出U-I圖，由圖象2可知，該同學(xué)測(cè)得兩節(jié)干電池總的電動(dòng)勢(shì)為
2.90
2.90
V，總內(nèi)阻為
3.50
3.50
Ω．由計(jì)算得到的數(shù)據(jù)可以判斷能夠正確讀數(shù)的電壓表應(yīng)該為表
V1
V1
（填“V1”或“V2”）
（2）乙同學(xué)在找出斷路的導(dǎo)線并調(diào)換好的導(dǎo)線后，連接該電路繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于電流表發(fā)生短路故障，因此只能記錄下兩個(gè)電壓表示數(shù)，該同學(xué)利用記錄的數(shù)據(jù)，以表V2示數(shù)U2為橫坐標(biāo)，表V1示數(shù)U1為縱坐標(biāo)作圖象，也得到一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，已知直線的斜率為k，縱軸截距為b，則兩節(jié)干電池總的電動(dòng)勢(shì)大小為
ε=
b
1-k
ε=
b
1-k
，兩節(jié)干電池總的內(nèi)阻
不可以
不可以
（填“可以”或“不可以”）求出．
如果該同學(xué)希望通過(guò)利用圖象的截距直接得到電源的電動(dòng)勢(shì)，保持U1為縱坐標(biāo)不變，應(yīng)該選用
U1-U2
U1-U2
作為橫坐標(biāo)作圖．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2011?湖南一模）利用如圖1所示的電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，提供的器材有

（A）干電池兩節(jié)，每節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻未知
（B）直流電壓表V1、V2，內(nèi)阻很大
（C）直流電流表A，內(nèi)阻可忽略不計(jì)
（D）定值電阻R0，阻值未知，但不小于5Ω
（E）滑動(dòng)變阻器
（F）導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)
（1）甲同學(xué)利用該電路完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于某根導(dǎo)線發(fā)生斷路故障，因此只記錄了一個(gè)電壓表和電流表的示數(shù)，如表所示：
U/V 2.62   2.48 2.34 2.20 2.06 1.92
I/A 0.08 0.12 0.19 0.20 0.24 0.28
試?yán)帽砀裰械臄?shù)據(jù)作出U-I圖，由圖象可知，該同學(xué)測(cè)得兩節(jié)干電池總的電動(dòng)勢(shì)值為
2.9
2.9
V，總內(nèi)阻為
3.5
3.5
Ω．由計(jì)算得到的數(shù)據(jù)可以判斷能夠正確示數(shù)的電壓表應(yīng)為表
V1
V1
（選填“V1”或“V2”）．
（2）乙同學(xué)在找出斷路的導(dǎo)線并調(diào)換好的導(dǎo)線后，連接該電路繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于電流表發(fā)生短路故障，因此只能記下兩個(gè)電壓表的示數(shù)，該同學(xué)利用表中的數(shù)據(jù)，以表V1的示數(shù)U1為橫坐標(biāo)、表V2的示數(shù)U2為縱坐標(biāo)作圖象，也得到一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，已知直線的斜率為k，截距大小為b，則兩節(jié)干電池總的電動(dòng)勢(shì)大小為
b
1-k
b
1-k
，兩節(jié)干電池的總內(nèi)阻
不可以
不可以
（選填“可以”或“不可以”）求出．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（2012?西城區(qū)二模）實(shí)驗(yàn)題
（1）甲乙兩個(gè)同學(xué)共同做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示．

①兩位同學(xué)用砝碼盤（連同砝碼）的重力作為小車（對(duì)象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響．他們將長(zhǎng)木板的一端適當(dāng)墊高，在不掛砝碼盤的情況下，小車能夠自由地做
勻速直線
勻速直線
運(yùn)動(dòng)．另外，還應(yīng)滿足砝碼盤（連同砝碼）的質(zhì)量m
遠(yuǎn)小于
遠(yuǎn)小于
小車的質(zhì)量M．（填“遠(yuǎn)小于”、“遠(yuǎn)大于”或“近似等于”）
接下來(lái)，甲同學(xué)研究：在保持小車的質(zhì)量不變的條件下，其加速度與其受到的牽引力的關(guān)系；乙同學(xué)研究：在保持受到的牽引力不變的條件下，小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系．
②甲同學(xué)通過(guò)對(duì)小車所牽引紙帶的測(cè)量，就能得出小車的加速度a．圖2是某次實(shí)驗(yàn)所打出的一條紙帶，在紙帶上標(biāo)出了5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，圖中數(shù)據(jù)的單位是cm．實(shí)驗(yàn)中使用的電源是頻率f=50Hz的交變電流．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出小車的加速度a=
0.343
0.343
m/s2．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
③乙同學(xué)通過(guò)給小車增加砝碼來(lái)改變小車的質(zhì)量M，得到小車的加速度a與質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，畫出a～
1
M
圖線后，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)
1
M
較大時(shí)，圖線發(fā)生彎曲．于是，該同學(xué)后來(lái)又對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了進(jìn)一步地修正，避免了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象．那么，該同學(xué)的修正方案可能是
A
A

A．改畫a與
1
M+m
的關(guān)系圖線       B．改畫a與（M+m）的關(guān)系圖線
C．改畫 a與
m
M
的關(guān)系圖線         D．改畫a與
1
(M+m)2
的關(guān)系圖線
（2）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖3所示的電路．
①請(qǐng)根據(jù)圖3在圖4中進(jìn)行實(shí)物連線．

②某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到下面一組U和I的數(shù)據(jù)：
序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U/V 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 1.00 1.50 2.00 3.00
I/A 0.05 0.08 0.10 0.11 0.12 0.16 0.19 0.22 0.27
圖5是該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的伏安特性曲線．從圖線上可以看出，當(dāng)通過(guò)小燈泡的電流逐漸增大時(shí)，燈絲的阻值逐漸
增大
增大
；這表明燈絲的電阻率隨溫度升高而
增大
增大
．（以上兩空均選填“增大”、“不變”或“減小”）
③將本實(shí)驗(yàn)中的小燈泡兩端加3.0V的電壓，則小燈泡的實(shí)際功率約為
0.81（0.80～0.82）
0.81（0.80～0.82）
W；若直接接在電動(dòng)勢(shì)為3.0V、內(nèi)阻為2.0Ω的直流電源兩端，則小燈泡的實(shí)際功率約為
0.62（0.60～0.64）
0.62（0.60～0.64）
W．（以上兩空的結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：021

如圖所示, 已知一列簡(jiǎn)諧橫波的頻率小于5Hz, 橫波在一條直線上傳播, 某時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示, 經(jīng)過(guò)t＝0.2s后波形變成如圖中虛線所示. 那么它的波速可能是

[　　]

A. 12.5m/s　　B. 37.5m/s　　C. 62.5m/s　　D. 87.5m/s

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