如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的光滑平行金屬導軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R="3.0Ω" 的定值電阻，導體棒ab長l=0.5m，質(zhì)量m=1kg，其電阻為r=1.0Ω，與導軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=0.4T.現(xiàn)使ab 以v0="10m/s" 的速度向右做勻速運動.

（1）使a、ｂ棒向右勻速的拉力F為多少？
（2）若撤掉拉力F，當導體棒速度v＝5m/s 時，試求導體棒的加速度大小為多少？
（3）試求從撤掉拉力F后，直至導體棒ab停止的過程中，在電阻R上消耗的焦耳熱。
（1）；（2）；（3）37.5J

試題分析: （1）以桿為研究對象，受力分析如圖所示：

，解得：
（2）由牛頓第二定律得：

又：
解得：
（3）根據(jù)功能原理知，導體棒動能的減少轉(zhuǎn)化為全電路電阻消耗的電能，即：

據(jù)回路電阻上能量消耗的關系可以得出在電阻R上消耗的焦耳熱
QR=37.5J
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（20）導體切割磁感線的運動可以從宏觀和微觀兩個角度來認識。如圖所示，固定于水平面的U形導線框處于豎直向下的勻強磁場中，金屬直導線MN在與其垂直的水平恒力F的作用下，在導線框上以速度v做勻速運動，速度v與恒力F方向相同，導線MN始終與導線框形成閉合電路，已知導線MN電阻為R，其長度L，恰好等于平行軌道間距，磁場的磁感應強度為B，忽略摩擦阻力和導線框的電阻。

（1）通過公式推導驗證：在時間內(nèi)，F(xiàn)對導線MN所做的功W等于電路獲得的電能，也等于導線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
（2）若導線的質(zhì)量m=8.0g，長度L=0.1m，感應電流I=1.0A，假設一個原子貢獻1個自由電子，計算導線MN中電子沿導線長度方向定向移動的平均速率v（下表中列出了一些你可能用到的數(shù)據(jù)）。

（3）經(jīng)典物理學認為，金屬的電阻源于定向運動自由電子和金屬離子（金屬原子失去電子后剩余部分）的碰撞，展開你想象的翅膀，給出一個合理的自由電子運動模型：在此基礎上，求出導線MN中金屬離子對一個自由電子沿導線長度方向的平均作用力的表達式。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖為驗證機械能守恒定律的實驗打下的紙帶，紙帶上的點都是連續(xù)打下的點．已知打點計時器所用交流電源周期為T，重力加速度為g．量得1、2、3各點到起點O的長度是：h1，h2，h3．已知重錘質(zhì)量為m，從起點O到2點重錘重力勢能減少量為______，動能增加量為______．事實上重錘重力勢能的減少量與動能的增加量不會嚴格相等，主要誤差原因是______．（寫出一條即可）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

質(zhì)量為m的物體，從地面以g/3的加速度由靜止豎直向上做勻加速直線運動，上升高度為h的過程中，下面說法中正確的是  （       ）
A．物體的重力勢能增加了mgh/3B．物體的機械能增加了2mgh/3
C．物體的動能增加了mgh/3D．物體克服重力做功mgh

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖甲所示，在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1L2之間和L3L4之間存在勻強磁場，磁感應強度B大小均為1T，方向垂直于虛線所在平面�，F(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cd＝L＝0.5m，質(zhì)量為0.1kg，電阻為2Ω，將其從圖示位置由靜止釋放（cd邊與L1重合），速度隨時間的變化關系如圖乙所示，t1時刻cd邊與L2重合，t2時刻ab邊與L3重合，t3時刻ab邊與L4重合，已知t1～t2的時間間隔為0.6s，整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向，重力加速度g取10m/s2。則
A．在0～t1時間內(nèi)，通過線圈的電荷量為0.25C
B．線圈勻速運動的速度大小為2m/s
C．線圈的長度為1m
D．0～t3時間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為4.2J

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖甲，光滑的水平面上有三個滑塊a、b、c；a、b的質(zhì)量均等于1kg；b、c被一根輕質(zhì)彈簧連接在一起，處于靜止狀態(tài)；在t=0時，滑塊a突然以水平向右的速度與b正碰，并瞬間粘合成一個物體（記為d）；此后運動過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，d的速度隨時間做周期性變化，如圖乙。則： 

（1）求滑塊a的初速度大小以及a、b正碰中損失的機械能△E；
（2）求滑塊c的質(zhì)量；
（3）當滑塊c的速度變?yōu)関x瞬間，突然向左猛擊一下它， 使之突變?yōu)椋璿x，求此后彈簧彈性勢能最大值Ep的表達式，并討論vx取何值時，Ep的最大值Epm。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖甲，質(zhì)量為m的小木塊左端與輕彈簧相連，彈簧的另一端與固定在足夠大的光滑水平桌面上的擋板相連，木塊的右端與一輕細線連接，細線繞過光滑的質(zhì)量不計的輕滑輪，木塊處于靜止狀態(tài)。在下列情況中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力及線的形變，重力加速度為g。

（1）圖甲中，在線的另一端施加一豎直向下的大小為F的恒力，木塊離開初始位置O由靜止開始向右運動，彈簧開始發(fā)生伸長形變，已知木塊過P點時，速度大小為v，O、P兩點間距離為s。求木塊拉至P點時彈簧的彈性勢能；
（2）如果在線的另一端不是施加恒力，而是懸掛一個質(zhì)量為M的物塊，如圖乙所示，木塊也從初始位置O由靜止開始向右運動，求當木塊通過P點時的速度大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（16分） 一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面上，其截面如圖所示。圖中ab為粗糙的水平面，長度為L；bc為一光滑斜面，斜面和水平面通過與θ和bc均相切的長度可忽略的光滑圓弧連接�，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點向左運動，在斜面上上升的最大高度為h，返回后在到達a點前與物體P相對靜止。重力加速度為g。求：

（1）木塊在ab段受到的摩擦力f；
（2）木塊最后距a點的距離s。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，帶箭頭的線表示某一電場的電場線。A、B、C是電場中的三個點，則（   ）

A．這三點的場強一樣大
B．這三點的場強不一樣大，且B點的場強最大
C．這三點的電勢不一樣高，且C點的電勢最高
D．由A到B移動電荷時電場力一定做負功

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