(2012?資陽三模)如圖所示,兩根正對的距離為L=1m的平行金屬直物直MN、M’、N'位于同一水平面上,兩端M、M’之間接一阻值為R=4Ω的定值電阻,NN’端與兩條位于豎直平面內(nèi)的半徑均為Ro=0.4m的半圓形光滑金屬習(xí)口直NP,N'P’平滑連接直軌道的右側(cè)處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場中,磁場區(qū)域的寬度為s=0.5m,且其右邊界與NN’重合.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=lkg,電阻為r=1Ω的一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場的左邊界也為s處.在與桿垂直的,水平向右且大小為38N的恒力F作用下ab桿開始運(yùn)動.當(dāng)運(yùn)動至磁場右邊界時撤去F,結(jié)果導(dǎo)休桿ab恰好能以最小的速度通過半圓形習(xí)U首的最高點(diǎn)PP'.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動過程中與輛連接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ=02,軌道的電阻可忽略不計,重力加速度g取l Om/s2,求:
(1)ab剛進(jìn)入磁場時桿中電流的大小和方向;
(2)ab穿過磁場的過程中,通過ab桿的電量;
(3)ab穿過磁場的過程中,ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.
分析:(1)導(dǎo)體桿ab在F作用下做勻加速運(yùn)動,由動能定理求出ab運(yùn)動至磁場左邊界時的速度,由公式E=BLv、I=
E
R+r
求出ab剛進(jìn)入磁場時桿中電流的大小,由右手定則判斷感應(yīng)電流的方向.
(2)由 q=
.
I
?t
、
.
E
=
B?Ls
t
、
.
I
=
.
E
R+r
聯(lián)立得到通過ab桿的電量.
(3)導(dǎo)體桿ab恰好能通過半圓形軌道的最高點(diǎn),由牛頓第二定律求出通過最高點(diǎn)時的速度.導(dǎo)體桿從NN′運(yùn)動至PP′的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,求出ab通過NN′時的速度.a(chǎn)b穿過磁場的過程中,ab桿損失的機(jī)械能等于其動能的減少.根據(jù)能量守恒求出焦耳熱.
解答:解:(1)設(shè)導(dǎo)體桿ab在F作用下運(yùn)動至磁場左邊界時的速度為v1,根據(jù)動能定理有:(F-μmg)s=
1
2
m
v
2
1
…①
導(dǎo)體桿ab剛進(jìn)入磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:E1=BLv1…②
由閉合電路歐姆定律有:I1=
E1
R+r
…③
聯(lián)解①②③得:I=1.2A…④
根據(jù)右手定則可知,電流方向由b→a.…⑤
(2)設(shè)導(dǎo)體桿ab穿過磁場的所用時間為t,根據(jù)電流強(qiáng)度定義、法拉弟電磁感應(yīng)定律及閉合電路歐姆定律有:
  q=
.
I
?t
…⑥
 
.
E
=
B?Ls
t
…⑦
 
.
I
=
.
E
R+r
…⑧
聯(lián)解⑥⑦⑧得:q=0.1C…⑨
(3)設(shè)導(dǎo)體桿ab離開磁場時的速度大小為v2,運(yùn)動到圓軌道最高點(diǎn)時的速度大小為v3.導(dǎo)體桿ab恰好能通過半圓形軌道的最高點(diǎn),對導(dǎo)體桿ab在最高點(diǎn)時根據(jù)牛頓定律有:mg=m
v
2
3
R0
…⑩
導(dǎo)體桿從NN′運(yùn)動至PP′的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:
1
2
m
v
2
2
=
1
2
m
v
2
3
+mg?2R0
…(11)
導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中,由能量守恒定律有:Fs-μmgs=
1
2
m
v
2
2
-
1
2
m
v
2
1
+Q
…(12)
導(dǎo)體桿損失的機(jī)械能:△E=
1
2
m
v
2
1
-
1
2
m
v
2
2
…(13)
電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為:QR=
R
R+r
Q
…(14)
聯(lián)解⑩(11)(12)(13)(14)得:
△E=8 J…(15)
QR=20.8 J…(16)
答:
(1)ab剛進(jìn)入磁場時桿中電流的大小是1.2A,方向由b→a.
(2)a6穿過磁場的過程中,通過ab桿的電量是0.1C;
(3)ab穿過磁場的過程中,ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是20.8J.
點(diǎn)評:本題首先要分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動過程,分三個子過程進(jìn)行研究;其次要掌握三個過程遵守的規(guī)律,運(yùn)用動能定理、能量守恒、牛頓第二定律、機(jī)械能守恒等聯(lián)合求解.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?資陽三模)下列說法正確的是( 。

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(2012?資陽三模)下列說法正確的是( 。

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(2012?資陽三模)對于分子動理論和物體內(nèi)能的理解,下列說法正確的是( 。

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(2012?資陽三模)如圖所示,在位于豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xoy的第1象限存在著方向平行于y軸的勻強(qiáng)電場.場強(qiáng)大小為 5X 103V/m.一個可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球在r=0時刻從Y軸上的a點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度進(jìn)入電場,圖中的b、c、d是從t=0時刻開始每隔0.1s記錄到的小球位置,已知重力加速度大小是10m/s2.則下列說法正確的是( 。

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(2012?資陽三模)I、某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”彈簧測力計A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)口靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向.
(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為
3.60
3.60
N
(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是
D
D
.(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母)
A.應(yīng)測量重物M所受的重力  
B.彈簧測力計應(yīng)在使用前校零
C、拉線方向應(yīng)與木板平面平行
D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置
(3)某次實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程,請您提出一個解決辦法:
更換大量程的彈簧測力計
更換大量程的彈簧測力計

II、某同學(xué)用電阻箱、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,
(1)將圖甲的實(shí)物連接成可完成實(shí)驗(yàn)的電路.
(2)完成以下步驟的相關(guān)內(nèi)容:
①將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)至
“直流電流100mA”
“直流電流100mA”
擋(填“Ω×1”、“直流電壓2.5V“或“直流電流’100mA”):
②調(diào)節(jié)電阻箱,示數(shù)如圖乙所示,讀得電阻值R
12
12
Ω;
③合上開關(guān),從多用表上讀得數(shù)值為x1;
④重復(fù)②③,收集多組R和x的數(shù)據(jù).
(3)根據(jù)他設(shè)計的實(shí)驗(yàn)以及收集到的數(shù)據(jù),作出了如圖丙所示的R-
1x
圖線,由此可知,干電池的電動勢E=
1.46
1.46
V(保留三位有效數(shù)字);圖線縱軸截距的絕對值代表
干電池與電阻箱
干電池與電阻箱
的電阻之和.

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