【題目】如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.4Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．

（1）求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式；

（2）求第2s末外力F的大��；

（3）如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J，求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少．

【答案】（1）2t （2）0.35N （3）0.4J

【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律推導(dǎo)出R兩端的電壓與速度的關(guān)系式，由電壓圖象寫出電壓與時(shí)間的關(guān)系式，即可求出速度的表達(dá)式；由速度的表達(dá)式求出金屬加速度，由速度公式求出第2s末的速度，求出安培力，根據(jù)牛頓第二定律求出外力；外力做功，使金屬桿獲得動(dòng)能、回路中產(chǎn)生內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律可求出整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱。

（1）設(shè)路端電壓為U，桿的運(yùn)動(dòng)速度為v，則有

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=BLv 感應(yīng)電流為： 根據(jù)：U=IR

聯(lián)立可得：

代入數(shù)據(jù)解得：

由圖乙可得：U=0.2t（V）

可得速度為：v=2t（m/s）

（2）由上式v=2t知，金屬桿的加速度為a=2m/s2，在2s末金屬桿的速度為：v=at=4m/s，

此時(shí)桿受到的安培力大小為：

由牛頓第二定律，對(duì)桿有F﹣F′=ma

代入數(shù)據(jù)解得：F=0.35N

（3）在2s末，桿的動(dòng)能為：

由能量守恒定律，回路產(chǎn)生的焦耳熱 Q=W﹣Ek=0.4J

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為建筑工地一個(gè)小型起重機(jī)起吊重物的示意圖。一根輕繩跨過光滑的動(dòng)滑輪，輕繩的一端系在位置A處，動(dòng)滑輪的下端掛上重物，輕繩的另一端掛在起重機(jī)的吊鉤C處，起吊重物前，重物處于靜止?fàn)顟B(tài)。起吊重物過程是這樣的：先讓吊鉤從位置C豎直向上緩慢地移動(dòng)到位置B，然后再讓吊鉤從位置B水平向右緩慢地移動(dòng)到D，最后把重物卸在某一個(gè)位置。則關(guān)于輕繩上的拉力大小變化情況，下列說法正確的是(　　)

A. 吊鉤從C向B移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力不變

B. 吊鉤從B向D移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力變大

C. 吊鉤從C向B移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力變大

D. 吊鉤從B向D移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力變小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，粗糙斜面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O點(diǎn)．現(xiàn)將物塊拉到A點(diǎn)后由靜止釋放，物塊運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B，圖中B點(diǎn)未畫出．下列說法正確的是（　�。�

A. B點(diǎn)一定在O點(diǎn)左下方

B. 速度最大時(shí)，物塊的位置可能在O點(diǎn)左下方

C. 從A到B的過程中，物塊和彈簧的總機(jī)械能一定減小

D. 從A到B的過程中，物塊減小的機(jī)械能一定等于它克服摩擦力做的功

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別是m1和m2 ， 用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連，處于豎直靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對(duì)A施加豎直向上的力F將A提起，穩(wěn)定時(shí)B對(duì)地面無壓力．當(dāng)撤去F ， A由靜止向下運(yùn)動(dòng)至速度最大時(shí)，重力做功為（ ）
A.
B.
C.
D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，將兩個(gè)相同的木塊a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上，a、b中間用一輕彈簧連接，b的右端用平行于斜面的細(xì)繩與固定在斜面上的擋板相連。開始時(shí)a、b均靜止，彈簧處于壓縮狀態(tài)，細(xì)繩上有拉力，下列說法正確的是（ ）
A.細(xì)繩剪斷瞬間，a所受摩擦力也立刻發(fā)生變化
B.細(xì)繩剪斷瞬間，b所受摩擦力不可能為零
C.a所受的摩擦力一定不為零
D.b所受的摩擦力一定不為零

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于圓平面（未畫出）．一群比荷為的負(fù)離子以相同速率v0（較大），由P點(diǎn)在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，又飛出磁場(chǎng)，最終打在磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)的熒光屏（足夠大）上，則下列說法正確的是（不計(jì)重力）（　　）

A. 離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑一定相等

B. 由Q點(diǎn)飛出的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)

C. 離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相等

D. 沿PQ方向射入的離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和幾個(gè)已知質(zhì)量的小鉤碼探究加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中打相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可得小車的加速度a為____________m/s2；

（2）該實(shí)驗(yàn)小組以測(cè)得的加速度a為縱軸，所掛鉤碼的總重力F為橫軸，作出的圖象如丙圖中圖線1所示，發(fā)現(xiàn)圖象不過原點(diǎn)，懷疑在測(cè)量力時(shí)不準(zhǔn)確，他們將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改裝，將一個(gè)力傳感器安裝在小車上，直接測(cè)量細(xì)線拉小車的力F ′，作a-F ′圖如丙圖中圖線2所示，則圖象不過原點(diǎn)的原因是______________，對(duì)于圖象上相同的力，用傳感器測(cè)得的加速度偏大，其原因是____________________；

（3）該實(shí)驗(yàn)小組在正確操作實(shí)驗(yàn)后，再以測(cè)得的加速度a為縱軸，所掛鉤碼的總重力F和傳感器測(cè)得的F′為橫軸作圖象，要使兩個(gè)圖線基本重合，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)操作方案。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，“馬踏飛燕”是漢代藝術(shù)家集高度智慧、豐富想象、浪漫主義精神和高超的藝術(shù)技巧的結(jié)晶，是我國古代雕塑藝術(shù)的稀世之寶，飛奔的駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因?yàn)? )
A.馬跑得快的緣故
B.馬蹄大的緣故
C.馬的重心在飛燕上
D.馬的重心位置和飛燕在一條豎直線上

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板為A、B，B板接地，A板帶有電荷量+Q，板間電場(chǎng)有一固定電荷P。若將B板固定，A板下移一些，或者將A板固定，B板上移一些.在這兩種情況下，以下說法正確的是( )

A. A板下移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)不變

B. A板下移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)升高

C. B板上移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度變大，P點(diǎn)電勢(shì)降低

D. B板上移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，P點(diǎn)電勢(shì)降低

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