【題目】如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量、電阻的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下。用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。

（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大��；

（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；

（3）如果水平外力從靜止開始拉動(dòng)桿2s所做的功，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱。


【答案】(1)見解析；(2)0.35W；(3)0.05J

【解析】

(1) 設(shè)路端電壓為U，金屬桿的運(yùn)動(dòng)速度為v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv，電阻R兩端的電壓

由圖乙可得

U=kt，k=0.1V/s

解得

因?yàn)樗俣扰c時(shí)間成正比，所以金屬桿做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度

(2) 在2s末，速度

v2=at=2m/s

此時(shí)通過金屬桿的電流

金屬桿受安培力

F安=BIL=0.075N

設(shè)2s末外力大小為F2，由牛頓第二定律：

F2-F安=ma

故4s末時(shí)外力F的瞬時(shí)功率P=F2v2，解得：

P=0.35W

(3) 在2s末，桿的動(dòng)能

由能量守恒定律，回路產(chǎn)生的焦耳熱：

Q=W-Ek=0.35-0.2 J =0.15J

又故在金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱

Qr=0.05J

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，a、b、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2m、4m和6m。一列簡(jiǎn)諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播，在時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)。下列說法正確的( )

A. 在時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處

B. 在時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn)

C. 質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后，其振動(dòng)周期為4s

D. 在的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c向上運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，用貨車運(yùn)輸規(guī)格相同的水泥板，貨車裝載兩層水泥板，底層水泥板固定在車廂里，上層水泥板堆放在底層水泥板上，已知水泥板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.72，貨車緊急剎車時(shí)的加速度大小為8m/s2；每塊水泥板的質(zhì)量m=200kg，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g =10m/s2，求：

(1)貨車以5m/s2的加速度啟動(dòng)時(shí)上層水泥板所受的摩擦力大��；

(2)若貨車在水平路面上勻速行駛的速度為12m/s，要使貨車在緊急剎車時(shí)上層水泥板不撞上駕駛室，最初堆放時(shí)上層水泥板最前端應(yīng)該離駕駛室的最小距離。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S=0.05m2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50Hz，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度T。為用此發(fā)電機(jī)所發(fā)出交流電帶動(dòng)兩個(gè)標(biāo)有“220V，11kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個(gè)理想變壓器，電路如圖所示，求：

（1）從圖示位置作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，寫出此交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式；

（2）變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少；

（3）與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，國(guó)產(chǎn)某品牌汽車裝備了具有“全力自動(dòng)剎車”功能的城市安全系統(tǒng)，系統(tǒng)以50Hz的頻率監(jiān)視前方的交通狀況．當(dāng)車速v≤10m/s且與前方靜止的障礙物之間的距離接近安全距離時(shí)，如果司機(jī)未采取制動(dòng)措施，系統(tǒng)就會(huì)立即啟動(dòng)“全力自動(dòng)剎車”，加速度大小約為4m/s2，使汽車避免與障礙物相撞．則“全力自動(dòng)剎車”系統(tǒng)設(shè)置的安全距離約為

A. 40m B. 25m C. 12.5m D. 2m

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】物體A的位移與時(shí)間圖象和物體B的速度與時(shí)間圖象分別如圖甲、乙所示，則A、B兩物體的運(yùn)動(dòng)情況是

A. 物體A在8 s時(shí)間內(nèi)有來回運(yùn)動(dòng)，它通過的總位移為零

B. 物體A在8s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向一直不變，它通過的總位移大小為4 m

C. 物體B在8 s時(shí)間內(nèi)有來回運(yùn)動(dòng)，它通過的總位移為零

D. 物體B在8 s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向一直不變，它通過的總位移大小為4 m

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在做“探究力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)：

(1)在該實(shí)驗(yàn)中，合力與分力的概念是一種____的科學(xué)思想方法。

(2)除已有的器材（方木板、白紙、彈簧秤、細(xì)繩套、刻度尺、三角板、圖釘和鉛筆）外，還必須有____________。

(3)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須______。

A.每次將橡皮條拉到同樣的位置

B.每次把橡皮條拉直

C.每次準(zhǔn)確讀出彈簧秤的示數(shù)

D.每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向

(4)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置。圖中________是力F1與F2的合力的理論值；______是力F1與F2的合力的實(shí)驗(yàn)值。通過把________和________進(jìn)行比較，驗(yàn)證平行四邊形定則。

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【題目】湖北武當(dāng)山金殿，以前在雷雨交加時(shí)，金殿的屋頂常會(huì)出現(xiàn)盆大的火球，來回滾動(dòng)。雨過天晴時(shí)，大殿金光燦燦，像被重新煉洗過一般，這就是人們所說的“雷火煉殿”奇觀。近些年為了保護(hù)古建筑，在金殿頂部安裝了避雷針，此后，雷火煉殿的奇觀消失了。假設(shè)某次雷雨時(shí)，有一團(tuán)帶大量負(fù)電荷的烏云經(jīng)過其正上方時(shí)，發(fā)生放電現(xiàn)象。下列說法正確的是（　�。�

A.通過避雷針的電流，方向是從云到殿

B.通過避雷針的電流，不受安培力

C.通過避雷針的電流，所受安培力方向偏西

D.通過避雷針的電流，所受安培力方向豎直向下

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直放置的兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌相距為L，導(dǎo)軌的兩端分別與電源（串有一滑動(dòng)變阻器R）、定值電阻R0和開關(guān)K相連。整個(gè)空間充滿了垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上。已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，不計(jì)電源電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻，導(dǎo)軌的電阻。

(1)當(dāng)K接1時(shí)，金屬棒ab在磁場(chǎng)中恰好保持靜止，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R為多大？

(2)當(dāng)K接2后，金屬棒ab從靜止開始下落，下落距離s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度，則下落s的過程中重力的沖量是多少？

(3)當(dāng)K接2后，金屬棒ab從靜止開始下落，下落距離s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度，則下落s的過程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量是多少？

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