【題目】如圖(甲),MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=30角固定,M、P之間接電阻箱R,電阻箱的阻值范圍為010Ω,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上,并垂直軌道,其接入電路的電阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿ab,測(cè)得最大速度為vm.改變電阻箱的阻值R,重復(fù)前述操作，得到多組vm與R的數(shù)據(jù)，得到vm與R的數(shù)據(jù)關(guān)系如圖(乙)所示。已知軌距為L=2m,重力加速度g=10m/s2，軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。求：

(1)求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r；

(2)求金屬桿勻速下滑時(shí)電阻箱消耗電功率的最大值Pm；

(3)當(dāng)R=8Ω時(shí)，求回路瞬時(shí)電功率每增大1W的過程中合外力對(duì)金屬桿做的功W.

【答案】（1）m=0.2kg，r=2Ω；（2）；（3）W=1J

【解析】

(1)設(shè)桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為v，桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv

由閉合電路的歐姆定律得：

桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足mgsinθBIL=0

聯(lián)立解得：

由圖象可知：斜率為k=1m/(sΩ)

縱截距為

得到：，

解得：m=0.2kg，r=2Ω

(2)金屬桿勻速下滑時(shí)電流恒定，則有mgsinθBIL=0

得I==1A

電阻箱消耗電功率的最大值Pm=I2Rm=10W

(3)由題意：E=BLv，

得

瞬時(shí)電功率增大量

由動(dòng)能定理得

比較上兩式得

代入解得W=1J

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，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化。下列說法中正確的是（ ）

①當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小

②當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大

③當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大

④當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變

A. 只有②④正確 B. 只有①③正確 C. 只有②③正確 D. 只有①④正確

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同的初速度運(yùn)動(dòng)，將一條形磁鐵放在桌面的不同位置，小鋼珠的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，圖中a、b、c、d為其中四條運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說法正確的是

A. 磁鐵放在位置A時(shí)，小鋼珠的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中c所示

B. 磁鐵放在位置B時(shí)，小鋼珠的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中b所示

C. 通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

D. 通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T，邊長(zhǎng)L=10cm的正方形線圈abcd共200匝，線圈總電阻r=1Ω，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度rad/s，外電路電阻R1=12Ω，R2=4Ω，求：

(1) 由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)開始，轉(zhuǎn)過任意角α?xí)r的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值表達(dá)式；

(2)理想交流電壓表的示數(shù)；

(3)由圖示位置開始,求線圈轉(zhuǎn)過1/4周期內(nèi)通過R2的電荷量q2是多少?

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，可用來研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)。

（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，以下合理的有______；

A．安裝斜槽軌道，使其末段保持水平

B．調(diào)整木板，使之與小球下落的豎直面平行

C．每次小球應(yīng)從同一位置由靜止釋放

D．用折線連接描繪的點(diǎn)得到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡

（2）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，將小鋼球輕輕放在斜槽末端時(shí)，小球能自動(dòng)滾下。他應(yīng)該如何調(diào)整：__________________________________；

（3）以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，利用水平位移x和豎直位移y的多組數(shù)據(jù)做出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，如右圖所示。在圖線上取一點(diǎn)P，其坐標(biāo)如圖所示。則小球從O運(yùn)動(dòng)到P的時(shí)間t=_______s；小球初速度的大小v0=_________m/s（重力加速度g取10m/s2）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一顆衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為T,圖中虛線為衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，A，B，C，D是軌跡上的四個(gè)位置，其中A距離地球最近，C距離地球最遠(yuǎn)。B和D點(diǎn)是弧線ABC和ADC的中點(diǎn)，下列說法正確的是

A. 衛(wèi)星在C點(diǎn)的速度最大

B. 衛(wèi)星在C點(diǎn)的加速度最大

C. 衛(wèi)星從A經(jīng)D到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為T/2

D. 衛(wèi)星從B經(jīng)A到D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為T/2

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為研究某未知元素放射性的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，通過顯微鏡可以觀察到，在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點(diǎn)數(shù)．若撤去電場(chǎng)后繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)每分鐘閃爍的亮點(diǎn)數(shù)沒有變化；如果再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點(diǎn)數(shù)大大增加，由此可以判斷，放射源發(fā)出的射線可能為：

A. β射線和γ射線．

B. α射線和β射線．

C. β射線和X射線．

D. α射線和γ射線．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組打算制作一個(gè)火箭。甲同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)火箭質(zhì)量為m，可提供恒定的推動(dòng)力，大小為F＝2mg，持續(xù)時(shí)間為t。乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了改進(jìn)，采用二級(jí)推進(jìn)的方式，即當(dāng)質(zhì)量為m的火箭飛行經(jīng)過時(shí)，火箭丟棄掉的質(zhì)量，剩余時(shí)間，火箭推動(dòng)剩余的繼續(xù)飛行。若采用甲同學(xué)的方法火箭最高可上升的高度為h，則采用乙同學(xué)的方案火箭最高可上升的高度為(重力加速度取g，不考慮燃料消耗引起的質(zhì)量變化)(　　)

A. 1.5h B. 2h C. 2.75h D. 3.25h

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】嫦娥四號(hào)探測(cè)器作為世界首個(gè)在月球背面軟著陸和巡視探測(cè)的航天器，其主要任務(wù)是著陸月球表面，繼續(xù)更深層次更加全面地科學(xué)探測(cè)月球地質(zhì)、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料。嫦娥四號(hào)探測(cè)器在月球表面著陸過程十分復(fù)雜，要經(jīng)過一系列的軌道變換，其中就包括如圖所示的由圓形軌道變軌為與之相切的橢圓軌道。下列說法正確的是

A. 嫦娥四號(hào)沿圓軌道運(yùn)行時(shí)加速度等于月球表面的重力加速度

B. 嫦娥四號(hào)沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，越接近月球其運(yùn)行速率越小

C. 嫦娥四號(hào)在圓軌道上運(yùn)行的周期大于在橢圓形軌道上運(yùn)行時(shí)的周期

D. 嫦娥四號(hào)軌道由圓變成橢圓必須點(diǎn)火加速，消耗燃料化學(xué)能用以增加機(jī)械能

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