(18分)如圖甲所示（俯視圖），相距為2L的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌一部分處在以OO/ 為右邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。在距邊界OO/也為L處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab。求解以下問(wèn)題：

（1）若ab桿固定在軌道上的初始位置，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在時(shí)間t內(nèi)由B均勻減小到零，求此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q1。

（2）若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，ab桿在恒力作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)3L距離，其v--x的關(guān)系圖像如圖乙所示。求①ab桿在剛要離開磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小；②此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q2 。

 

【答案】

（1）

（2）

【解析】

（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在時(shí)間t內(nèi)由B均勻減小到零，說(shuō)明

此過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為    ①

通過(guò)R的電流為    ②

此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為  ③，  聯(lián)立①②③求得

（2）①ab桿離起始位置的位移從L到3L的過(guò)程中．由動(dòng)能定理可得

    ④

ab桿剛要離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)  ⑤

通過(guò)R的電流為 ⑥

水平方向上受安培力和恒力F作用

安培力為：  ⑦     聯(lián)立⑤⑥⑦解得  ⑧

由牛頓第二定律可得：   ⑨

聯(lián)立④⑧⑨解得

②ab桿在磁場(chǎng)中由起始位置發(fā)生位移L的過(guò)程中，根據(jù)功能關(guān)系，恒力F做的功等于ab桿增加的動(dòng)能與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和，則

   ⑩

聯(lián)立④⑩解得 

 

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：閱讀理解

精英家教網(wǎng)2004年1月，我國(guó)月球探測(cè)工程經(jīng)國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)立項(xiàng)后，該工程被命名為“嫦娥工程”，整個(gè)探月工程將分為三期完成，要突破“繞”、“落”和“回”三大關(guān)鍵技術(shù)．第一顆繞月衛(wèi)星命名為“嫦娥一號(hào)”，并且“嫦娥二號(hào)”于2010年10月1日18時(shí)59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，并獲得了圓滿成功．
假設(shè)我國(guó)在以后的某次探月中，實(shí)現(xiàn)了宇航員登錄到月球表面進(jìn)行科學(xué)考察．宇航員到達(dá)月球表面后，做了如下實(shí)驗(yàn)：用長(zhǎng)為L(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)的輕繩拴一個(gè)小球，上端固定在O點(diǎn)，如圖甲所示，在最低點(diǎn)給小球某一初速度v0，使其繞O點(diǎn)的豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得最高點(diǎn)繩的拉力恰好為零．若月球半徑R已知，忽略各種阻力．求：
（1）月球表面的重力加速度g
（2）月球的第一宇宙速度v1
（3）若宇航員完成了對(duì)月球表面的科學(xué)考察任務(wù)，乘坐返回艙返回圍繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道艙．為了安全，返回艙與軌道艙對(duì)接時(shí)，二者必須具有相同的速度．返回艙在返回過(guò)程中需克服月球引力做功W=mgR(1-
Rr
)，式中各量分別為：返回艙與宇航員的總質(zhì)量為m，月球表面的重力加速度為g，月球半徑為R，軌道艙到月球中心的距離為r，如圖乙所示．不計(jì)月球表面大氣等對(duì)返回艙的阻力和月球自轉(zhuǎn)的影響，則該宇航員乘坐的返回艙從月球表面要能返回軌道艙，至少需要獲得動(dòng)能Ek為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（1）在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，用主尺最小分度為1mm，游標(biāo)上有20個(gè)分度的卡尺測(cè)量金屬球的直徑，結(jié)果如圖甲所示，可以讀出此金屬球的直徑為
11.45
11.45
mm．單擺細(xì)繩的懸點(diǎn)與拉力傳感器相連，將擺球拉開一小角使單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)后，拉力傳感器記錄了拉力隨時(shí)間變化的情況，如圖乙所示，則該單擺的周期為
2
2
s．

（2）在一些電路中，我們�？梢詫⒁徊糠趾娫吹奈粗娐返刃С梢粋�(gè)不知內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)的電源．如圖所示，電路虛線框內(nèi)的各元件參數(shù)未知，當(dāng)它的輸出端a、b間分別接入不同阻值的電阻Rx時(shí)，電流表有不同讀數(shù)I，則表格中①、②的數(shù)值應(yīng)為①
28
28
Ω②
0.1
0.1
 A，電路虛線框內(nèi)含電源的未知電路等效成一個(gè)電源，則其等效電動(dòng)勢(shì)E′和內(nèi)阻r應(yīng)為E=
12
12
V，r=
2
2
Ω．
1 2 3 4
Rx/Ω 10 18 ① 118
I/A 1.0 0.6 0.4 ②

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（2011?河?xùn)|區(qū)一模）（1）一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持恒定的牽引功率，其加速度a和速度的倒數(shù)（1/v）圖象如圖所示．若已知汽車的質(zhì)量為m=1.5×103kg，則汽車運(yùn)行時(shí)的功率為
60
60
kW，所受到的阻力為
3.0
×10
3
 
3.0
×10
3
 
N．
（2）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究合力一定時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系．
①做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）可讀出遮光條通過(guò)光電門1、2的時(shí)間分別為△t1、△t2；用刻度尺測(cè)得兩個(gè)光電門中心之間的距離x，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條寬度d．則滑塊加速度的表達(dá)式a=
d
2
 
△t
2
2
-
d
2
 
△t
2
1
2x
d
2
 
△t
2
2
-
d
2
 
△t
2
1
2x
．（以上表達(dá)式均用已知字母表示）．
如圖乙所示，若用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度，其讀數(shù)為
8.15
8.15
mm．

②為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h（見圖甲）．關(guān)于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端的高度h”的正確操作方法是
BC
BC

A．M增大時(shí)，h增大，以保持二者乘積增大
B．M增大時(shí)，h減小，以保持二者乘積不變
C．M減小時(shí)，h增大，以保持二者乘積不變
D．M減小時(shí)，h減小，以保持二者乘積減小
（3）（8分）2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫，以表彰他們對(duì)石墨烯的研究．他們最初是用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出一片石墨烯的．我們平常所用的鉛筆芯中就含有石墨，能導(dǎo)電．某同學(xué)設(shè)計(jì)了探究鉛筆芯伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示通過(guò)鉛筆芯的電流和其兩端的電壓）：
U/V 0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00
I/A 0.00 0.10 0.18 0.28 0.38 0.48
實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：
A．電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻約為1.0Ω）
B．電流表A2（量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
C．電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻3kΩ）
D．電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻15kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器R1（阻值0～10Ω，額定電流2A）
F．滑動(dòng)變阻器R2（阻值0～2kΩ，額定電流0.5A）
①除長(zhǎng)約14cm的中華繪圖2B鉛筆芯、穩(wěn)壓直流電源E（6V）、開關(guān)和帶夾子的導(dǎo)線若干外，還需選用的其它器材有
ACE
ACE
（填選項(xiàng)前字母）；
②在虛線方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；
③根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出鉛筆芯的I-U圖線．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

(18分)如圖甲所示.空間有一寬為2L的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外.abcd是由均勻電阻絲做成的邊長(zhǎng)為L的正方形線框，總電阻值為R.線框以垂直磁場(chǎng)邊界的速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線框ab、cd兩邊始終與磁場(chǎng)邊界平行.設(shè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)的位置x=0，x軸沿水平方向向右。求：

   （1）cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab兩端的電勢(shì)差，并指明哪端電勢(shì)高；

   （2）線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱；

   （3）在下面的乙圖中，畫出ab兩端電勢(shì)差Uab隨距離變化的圖象。其中U0 = BLv。

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同步練習(xí)冊(cè)答案