【題目】如圖所示，將足夠長的“”形光滑平行雙金屬導(dǎo)軌固定于水平面上，其傾斜部分與水平面的夾角為θ=30°，處于垂直于斜軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ中：水平軌道處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅰ中，已知區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。將兩根質(zhì)量均為m=0.2kg的金屬棒ab與cd分別垂直于軌道放置在傾斜軌道和水平軌道上，使其與軌道接觸良好，然后用輕繩通過定滑輪將棒ab與質(zhì)量M=0.4kg的物體相連，cd棒在外力的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將桿ab由靜止釋放，當(dāng)ab上滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，整個回路消耗的電功率為P=3W.取-l0m/s2，導(dǎo)軌的電阻不計但金屬棒的電阻不可忽略。

（1）求ab上滑的最大加速度am：

（2）當(dāng)ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，物體M下降了h=4m，求此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；

（3）當(dāng)ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，釋放桿cd，設(shè)桿cd不會滑上傾斜軌道，則經(jīng)過足夠長時間后，求桿cd受到的安培力F.

【答案】（1）5m/s2 （2）11.7J （3）0.75N

【解析】（1）剛釋放時加速度最大：Mg-mgsinθ=（M+m)am.

解得：am=5m/s2.

（2）ab桿穩(wěn)定時：Mg=mgsinθ+FA.

回路的電功率等于安培力的功率：P=FAvm.

解得：vm=1m/s.

對ab桿和M的系統(tǒng)，由功能關(guān)系：Mgh-mghsinθ=Q+(m+M) vm2.

求得回路的電熱Q=11.7J.

（3）最終狀態(tài)為ab桿和cd桿以相同的加速度運(yùn)動，對系統(tǒng)有

Mg-mgsinθ=(2m+M)a.

對cd桿：F=ma.

解得：F=0.75N

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M，邊長為l，電阻為R的正方形均勻金屬線框，BC邊與虛線PQ平行，PQ右側(cè)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁場寬度大于l，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。線框通過一水平細(xì)線繞過光滑定滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)由靜止釋放物體，當(dāng)線框有一半進(jìn)入磁場時已勻速運(yùn)動，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g，線框從開始運(yùn)動到AD邊剛進(jìn)入磁場過程中（ ）

A. 剛釋放線框的瞬間，線框的加速度為

B. 細(xì)繩拉力的最小值為

C. 線框恰全部進(jìn)入磁場時，產(chǎn)生的熱量等于

D. 線框有一半進(jìn)入磁場時與線框AD邊剛進(jìn)入磁場時BC兩端的電壓大小之比為3:4

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，與水平面成37°的傾斜軌道AC，其延長線在D點(diǎn)與半圓軌道DF相切，全部軌道為絕緣材料制成且位于豎直面內(nèi)，整個空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場，MN的右側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場（C點(diǎn)在MN邊界上）。一質(zhì)量為0.4kg的帶電小球沿軌道AC下滑，至C點(diǎn)時速度為，接著沿直線CD運(yùn)動到D處進(jìn)入半圓軌道，進(jìn)入時無動能損失，且恰好能通過F點(diǎn)，在F點(diǎn)速度vF=4 m/s，（不計空氣阻力，g=10 m/s2，cos37°=0.8）求：

（1）小球帶何種電荷？

（2）小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功。

（3）小球從F點(diǎn)飛出時磁場同時消失，小球離開F點(diǎn)后的運(yùn)動軌跡與直線AC（或延長線）的交點(diǎn)為G（G點(diǎn)未標(biāo)出），求G點(diǎn)到D點(diǎn)的距離。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，電源電動勢E，內(nèi)阻r不為零，且始終小于外電路的總電阻，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P位于中點(diǎn)時，A、B、C三個小燈泡亮度相同，則

A. 當(dāng)觸頭P向左移動時，A、C燈變亮，B燈變暗

B. 當(dāng)觸頭P向左移動時，B、C燈變亮，A燈變暗

C. 當(dāng)觸頭P向左移動時，電源的效率減小

D. 當(dāng)觸頭P向左移動時，電源的輸出功率減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究做功與物體動能變化的關(guān)系，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g。

(1)該小組成員用游標(biāo)卡尺測得遮光條(如圖乙所示)的寬度d=_____________cm，用天平測得滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M、鉤碼的質(zhì)量為m。

(2)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使之水平，實(shí)驗(yàn)時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=1.2×10-2s，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速v=_________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

(3)在本次實(shí)驗(yàn)中為了確保細(xì)線拉力所做的功與鉤碼重力做的功近似相等，則滑塊與遮光條的總質(zhì)量M與鉤碼的質(zhì)量m間應(yīng)滿足_________，本實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量是___________________________(用文字說明并用相應(yīng)的字母表示)。

(4)本實(shí)驗(yàn)中可通過改變鉤碼的質(zhì)量測得多組數(shù)據(jù)并作出-m圖象來進(jìn)行探究，則下列圖象中符合真實(shí)實(shí)驗(yàn)情況的是__________________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如下圖所示，長為l的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴住一個小球，在O點(diǎn)的正下方與O點(diǎn)相距的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子；把小球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，當(dāng)細(xì)繩碰到釘子的瞬間，下列說法正確的是( )

A. 小球的線速度不發(fā)生突變

B. 小球的角速度突然增大到原來的2倍

C. 小球的向心加速度突然增大到原來的2倍

D. 繩子對小球的拉力突然增大到原來的2倍

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，邊長為l的正方形線圈abcd的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場中的邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)在線圈以OO′為軸，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求：

(1) 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量_______

(2) 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中電阻R上通過的電荷量_____

(3) 磁通量的最大變化率為__________

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】光滑地面上放一長木板，質(zhì)量為M，木板上表面粗糙且左端放一木塊m，如圖所示，現(xiàn)用水平向右的恒力F拉木塊，使它在木板上滑動且相對地面位移為s（木塊沒有滑下長木板）.在此過程中（ ）

A. 若只增大m，則拉力F做功不變

B. 若只增大m，則長木板末動能增大

C. 若只增大M，則小木塊末動能不變

D. 若只增大F，則長木板末動能不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220 V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負(fù)載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為，負(fù)載兩端電壓的有效值為，且變壓器是理想的，則和分別約為

A. 380V和5.3A B. 380V和9.1A C. 240V和5.3A D. 240V和9.1A

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