【題目】如圖所示，兩根相距L1的平行粗糙金屬導軌固定在水平面上，導軌上分布著n 個寬度為d、間距為2d的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直水平面向上。在導軌的左端連接一個阻值為R的電阻，導軌的左端距離第一個磁場區(qū)域L2的位置放有一根質量為m，長為L1，阻值為r的金屬棒,導軌電阻及金屬棒與導軌間的接觸電阻均不計。某時刻起,金屬棒在一水平向右的已知恒力F作用下由靜止開始向右運動，已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。

（1）若金屬棒能夠勻速通過每個勻強磁場區(qū)域，求金屬棒離開第2個勻強磁場區(qū)域時的速度v2的大小；

（2）在滿足第(1)小題條件時，求第n個勻強磁場區(qū)域的磁感應強度Bn的大小；

（3）現(xiàn)保持恒力F不變，使每個磁場區(qū)域的磁感應強度均相同，發(fā)現(xiàn)金屬棒通過每個磁場區(qū)域時電路中的電流變化規(guī)律完全相同，求金屬棒從開始運動到通過第n個磁場區(qū)域的整個過程中左端電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

【答案】（1） （2）

（3）

【解析】（1）金屬棒勻加速運動有F-μmg=ma v22=2a(L2+2d)

解得：

（2）金屬棒勻加速運動的總位移為x=L2+2nd-2d

金屬棒進入第n個勻強磁場的速度滿足vn2=2ax

金屬棒在第n個磁場中勻速運動有

F-μmg-F安=0

解得：

（3）金屬棒進入每個磁場時的速度v和離開每個磁場時的速度v′均相同，由題意可得v2=2aL2 v2-v′2=2a2d

金屬棒從開始運動到通過第n個磁場區(qū)域的過程中，有

x總=L2+3nd-2d

解得：

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】寒假期間，某課外活動小組用蘋果自制了一水果電池組．現(xiàn)在要測量該電池組的電動勢和內(nèi)阻（電動勢約為2V，內(nèi)阻在1kΩ～2kΩ之間），實驗室現(xiàn)有如下器材各一個：

多用電表：歐姆擋（×1，×10，×100，×1k）

直流電流擋（0～0．5mA，0～1mA，0～10mA，0～100mA）

直流電壓擋（0～0．5V，0～2．5V，0～10V，0～50V，0～250V，0～500V）

電壓表：（0～3V，0～15V）

電流表：（0～0．6A，0～3A）

滑動變阻器：R1（0～10Ω），R2 （0～2000Ω）

開關及導線若干．

（1）該小組同學先用多用電表直流電壓“0～2．5 V”擋，粗測了電池組的電動勢，指針穩(wěn)定時如圖甲所示，其示數(shù)為________V（結果保留兩位有效數(shù)字）；

（2）為了更精確地測量該電池組的電動勢和內(nèi)阻，采用伏安法測量，應選________測電壓，選_______測電流（填電表名稱和所選量程）；滑動變阻器應選______（填電阻符號）；

（3）請設計實驗電路，并用線段代替導線將圖乙中相關器材連成實物電路圖．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為直角梯形玻璃磚ABCD，其中AB=AD=d，CD=d，a、b兩種單色光組成的光束從M點以45°角射入玻璃磚，經(jīng)玻璃磚折射后，a光從B點射出，b光恰好垂直BC射出，已知玻璃磚對a光的折射率n1=，sin37°=0.6，求：

（ⅰ）玻璃磚對b光的折射率n2；

（ⅱ）b光從BC的出射點與B點的間距。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】教師在課堂上做了兩個小實驗，讓小明同學印象深刻。第一個實驗叫做“旋轉的液體”，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，把它們分別與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導電液體，例如鹽水，如果把玻璃皿放在磁場中，液體就會旋轉起來，如圖甲所示。第二個實驗叫做“振動的彈簧”，把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，通電后，發(fā)現(xiàn)彈簧不斷上下振動，如圖乙所示。下列關于這兩個趣味實驗的說法正確的是（ ）

A. 圖甲中，如果改變磁場的方向，液體的旋轉方向不變

B. 圖甲中，如果改變電源的正負極，液體的旋轉方向不變

C. 圖乙中，如果改變電源的正負極，依然可以觀察到彈簧不斷上下振動

D. 圖乙中，如果將水銀換成酒精，依然可以觀察到彈簧不斷上下振動

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】利用如圖所示圖裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

（1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________________

A．交流電源 B．刻度尺 C．天平（含砝碼）

（2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當?shù)刂亓铀俣葹?/span>g，打點計時器打點的周期為T。設重物的質量為m。從打Ｏ點到打Ｂ點的過程中，重物的重力勢能變化量＝_____，動能變化量＝_____。

（3）大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是_________________

A．利用公式計算重物速度

B．利用公式計算重物速度

C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D．沒有采用多次實驗取平均值的方法

（4）某同學想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學的判斷依據(jù)是否正確_____________________

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，是磁電式轉速傳感器的結構簡圖。該裝置主要由測量齒輪、軟鐵、永久磁鐵、線圈等原件組成。測量齒輪為磁性材料，等距離地安裝在被測旋轉體的一個圓周上（圓心在旋轉體的軸線上），齒輪轉動時線圈內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流。設感應電流的變化頻率為f，測量齒輪的齒數(shù)為N，旋轉體轉速為n。則

A. f = nN

B.

C. 線圈中的感應電流方向不會變化

D. 旋轉體轉速高低與線圈中的感應電流無關

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如甲圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源。導軌平面與水平面間的夾角為θ。金屬桿ab垂直導軌靜止放置，不計金屬桿ab的電阻，金屬桿ab的質量為m，金屬桿與導軌接觸良好。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B。重力加速度為g，求：

（1）金屬桿ab所受安培力；

（2）滑動變阻器的阻值R；

（3）若將磁場方向按乙圖所示的方向逆時針旋轉90°至水平方向（虛線所指），且始終保持ab桿處于靜止狀態(tài)，試通過受力分析說明磁感應強度的大小變化情況。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2013年12月15日4時35分，嫦娥三號著陸器與巡視器分離，“玉兔號”巡視器順利駛抵月球表面。如圖所示是嫦娥三號探測器攜“玉兔號”奔月過程中某階段運動示意圖，關閉動力的嫦娥三號探測器在月球引力作用下向月球靠近，并將沿橢圓軌道在B處變軌進入圓軌道，已知探測器繞月球做圓周運動的軌道半徑為r，周期為T，引力常量為G，下列說法中正確的是( )

A. 根據(jù)題中條件可以算出月球質量

B. 圖中嫦娥三號探測器正減速飛向B處

C. 嫦娥三號在B處由橢圓軌道進入圓軌道必須點火加速

D. 根據(jù)題中條件可以算出嫦娥三號受到月球引力的大小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，真空中固定兩個等量異種點電荷A、B，其連線中點為O，在A、B所形成的電場中，以O為圓心、半徑為R的圓面垂直AB，以O為幾何中心、邊長為2R的正方形abcd平面垂直圓面且與AB共面，兩平面邊線交點分別為e、f，g為圓周上的一點，下列說法中正確的是

A. e、g兩點場強相同

B. a、b兩點場強相同

C. 將一正電荷沿正方形ab邊從a移動到b，電場力一直不做功

D. 將一正電荷由a點分別移到圓心O和圓周上g點，電勢能的變化量不相等

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