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如圖所示，兩根足夠長、電阻不計的平行光滑金屬導軌相距為L，導軌平面與水平面成θ角，質量均為m、阻值均為R的金屬棒a、b緊挨著放在兩導軌上，整個裝置處于垂直于導軌平面的勻強磁場中，磁感應強度大小為B，以一平行于導軌平面向上的恒力F＝2mgsinθ拉a棒，同時由靜止釋放b棒，直至b棒剛好勻速時，在此過程中通過棒的電量為q，棒與導軌始終垂直并保持良好接觸，重力加速度為g。求：

（1）b棒剛好勻速時，a、b棒間的距離s；

（2）b棒最終的速度大小vb；

（3）此過程中a棒產生的熱量Q。

 


解析：　

(1)根據法拉第電磁感應定律有      ①

根據閉合電路歐姆定律有    ②

又   ③

得，解得   ④

(2)b棒勻速時有

     BIL＝mgsin θ    ⑤

    E＝BL(va＋vb)    ⑥

            ⑦

對a棒向上加速的任一時刻由牛頓第二定律得

F－BIL－mgsin θ＝ma1，即mgsin θ－BIL＝ma1   ⑧

對b棒向下加速的任一時刻由牛頓第二定律得

mgsin θ－BIL＝ma2      ⑨

由⑧⑨式可得a1＝a2，

故a、b棒運動規(guī)律相似，速度同時達到最大，且最終va＝vb     ⑩

由⑤⑥⑦⑩式可得        ⑪

(3)因a、b棒串聯，產生的熱量Q相同，設a、b棒在此過程中運動的距離分別為l1和l2，對a、b棒組成的系統，由功能關系得

     ⑫

  l1+l2＝s    ⑬

由④⑩⑫⑬解得：


練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：


下列關于分子動理論和熱現象的說法中正確的是（選對一個給3分，選對兩個給4分，選對3個給6分，每選錯一個扣3分，最低得分為0分）

A．雨水沒有透過布雨傘是因為液體分子表面張力的原因

B．分子間的距離r增大，分子間的作用力一定做負功，分子勢能增大

C．自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性

D．懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數越多，布朗運動越明顯

E．熵是物體內分子運動無序程度的量度

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，在邊長為a的正方形區(qū)域內有勻強磁場，磁感應強度為B，其方向垂直紙面向外，一個邊長也為a的單匝正方形導線框架EFGH正好與上述磁場區(qū)域的邊界重合，導線框的電阻為R．現使導線框以周期T繞其中心O點在紙面內勻速轉動，經過導線框轉到圖中虛線位置，則在這時間內（   ）

A．順時針方向轉動時，感應電流方向為E→F→G→H→E

B．平均感應電動勢大小等于

C．圖中虛線位置的瞬時感應電動勢大小等于　　

D．通過導線框橫截面的電荷量為

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科目：高中物理 來源： 題型：


伽利略曾利用對接斜面研究“力與運動”的關系。如圖，固定在水平地面上的傾角均為θ的兩斜面，以光滑小圓弧相連接。左側斜面頂端的小球與兩斜面的動摩擦因數均為μ。小球從左側頂端滑到最低點的時間為t1，滑到右側最高點的時間為t2。規(guī)定斜面連接處為參考平面，則小球在這個運動過程中速度的大小v、加速度的大小a、動能Ek及機械能E隨時間t變化的關系圖線正確的是

  

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科目：高中物理 來源： 題型：


現要通過實驗驗證機械能守恒定律。實驗裝置如圖所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質量為M，左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上的B點有一光電門，可以測量遮光片經過光電門時的擋光時間t。用d表示A點到導軌底端C點的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，x表示A、B兩點間的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖：

 (1)若將滑塊自A點由靜止釋放，則在滑塊從A運動至B的過程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統重力勢能的減小量可表示為______，動能的增加量可表示為________。若在運動過程中機械能守恒，與x的關系式為＝_____________。

(2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(A點)下滑，測量相應的x與t值。結果如下表所示：

以x為橫坐標，為縱坐標，在圖位置的坐標紙中描出第1和第5個數據點；根據5個數據點作直線，求得該直線的斜率k＝________×104 m－1·s－2(保留三位有效數字)。

（3）由測得的h、d、b、M和m數值可以計算出－x直線的斜率k0，將k和k0進行比較，若其差值在實驗允許的范圍內，則可認為此實驗驗證了機械能守恒定律。

   

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科目：高中物理 來源： 題型：


在平面直角坐標系內有P1（）、P2（）、P3（）、

P4（），其平面內x≤12.5m的區(qū)域有平行XOY平面的勻強電場，12.5m≤x≤12.5m+d的區(qū)域內有垂直于該平面的勻強磁場，且P1 、P2、P3的電勢分別為-2000V、1000V、-1000V，磁感應強度為B=0.01T。如果有一個重力可以忽略的帶電粒子從坐標原點以大小為106m/s、方向與-Y軸夾角為30°的速度射入第四象限，經過t=10-5s時速度恰好平行X軸，方向與X軸同向。粒子運動過程中僅受電場或磁場作用。

（1）求P4點的電勢；

（2）求帶電粒子的性質及比荷；

（3）勻強磁場的寬度d至少多大時，該粒子才能返回電場？粒子從什么坐標位置返回電場？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，在圓柱形區(qū)域內存在豎直向上的勻強磁場，磁感應強度的大小B隨時間t的變化關系為B＝B0+kt，其中B0．k為正的常數。在此區(qū)域的水平面內固定一個半徑為r的圓環(huán)形內壁光滑的細玻璃管，將一電荷量為q的帶正電小球在管內由靜止釋放，不考慮帶電小球在運動過程中產生的磁場，則下列說法正確的是（ C ）

A．從上往下看，小球將在管內沿順時針方向運動，轉動一周的過程中動能增量為2qkπr

B．從上往下看，小球將在管內沿逆時針方向運動，轉動一周的過程中動能增量為2qkπr

C．從上往下看，小球將在管內沿順時針方向運動，轉動一周的過程中動能增量為qkπr2

D．從上往下看，小球將在管內沿逆時針方向運動，轉動一周的過程中動能增量為qkπr2

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，從地面上方某點，將一小球以5m/s的初速度沿水平方向拋出。小球經過1s落地,不計空氣阻力，g =10m/s2。則可求出 ( )

A．小球拋出時離地面的高度是5 m

B．小球從拋出點到落地點的水平位移大小是10m

C．小球落地時的速度大小是15m/s

D．小球落地時的速度方向與水平地面成300角

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，質量m1=20kg和m2=50kg的兩物體，疊放在動摩擦因數為0.40的粗糙水平地面上，一處于水平位置的輕彈簧，勁度系數為200N/m，一端固定于墻壁，另一端與質量為m1的物體相連，彈簧處于自然狀態(tài)，現用一水平推力F作用于質量為m2的物體上，使它緩慢地向墻壁一側移動，取g=10m/s2，當移動0.50m時，兩物體間開始相對滑動，這時水平推力F的大小為（　�。�

A． 80 N            B．280 N   

C． 380 N            D．100 N

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