(2011?湖南二模)如圖甲所示,光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導軌間距L=0.30m.導軌電阻忽略不計,其間連接有固定電阻及=0.40Ω.導軌上停放一質量m=0.10kg、電阻 r=0.20Ω長度也為 L=0.30m的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下.用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始運動,電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示,下列說法中不正確的是( 。
分析:(1)ab棒產(chǎn)生的電動勢與v有關,則R兩端的電壓與v有關,推導出U與v的關系,即可得出v與t的關系,從而可證明金屬桿是否做勻加速直線運動以及得出加速度的大。
(2)根據(jù)勻變速直線運動求出2s末的速度,以及在2s末金屬桿所受的安培力,根據(jù)牛頓第二定律求出拉力,從而求出拉力的瞬時功率.
(3)根據(jù)能量守恒定律,拉力做的功全部轉化為動能的增加量和整個電路產(chǎn)生的熱量.而金屬桿上產(chǎn)生的熱量與整個電路產(chǎn)生的熱量具有這樣的關系
Q
Q
=
r
r+R
解答:解:A、設路端電壓為U,金屬桿的運動速度為v,則感應電動勢E=BLv
電阻R兩端的電壓U=IR=
BLvR
R+r

由圖乙可得U=kt,k=0.1V/s
解得v=
kt(R+r)
BLR

因為速度與時間成正比,所以金屬桿做勻加速運動,加速度a=
k(R+r)
BLR
=1m/s2
故A正確.
B、在2s末,速度v2=at=2m/s
此時通過金屬桿的電流I=
E
R+r

金屬桿受安培力F=BIL=0.075N
設2s末外力大小為F2,由牛頓第二定律:F2-F=ma 
故4s末時外力F的瞬時功率 P=F2v2
P=0.35W 
故第2s末外力F的瞬時功率為0.35W.故B正確.
C、在2s末,桿的動能Ek=
1
2
mv2=0.2J
由能量守恒定律,回路產(chǎn)生的焦耳熱:
Q=W-Ek=0.35-0.2=0.15J 
Q
Q
=
r
r+R

故在金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.05J.故C錯誤,D正確.
本題選不正確的,故選C.
點評:解決本題的關鍵根據(jù)U與t的關系,推導出v與t的關系,掌握導體切割產(chǎn)生的感應電動勢大小,以及掌握能量守恒定律.
練習冊系列答案
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(2011?湖南二模)如圖甲所示,兩平行金屬板接有如圖乙所示隨時間t變化的電壓U,兩板間電場可看作均勻的,且兩板外無電場,板長L=0.2m,板間距離d=0.2m.在金屬板右側有一邊界為MN的區(qū)域足夠大的勻強磁場,MN與兩板中線OO'垂直,磁感應強B=5X10-3T,方向垂直紙面向里.現(xiàn)有帶正電的粒子流沿兩板中線OO'連續(xù)射人電場中,已知每個粒子速度V0=105m/s,比荷q/m=108C/kg,重力忽略不計,在每個粒子通過電場區(qū)域的極短時間內,電場可視作是恒定不變的.

(1)試求帶電粒子射出電場時的最大速度.
(2)證明:在任意時刻從電場射出的帶電粒子,進人磁場時在MN上的人射點和在MN上出射點的距離為定值,寫出該距離的表達式.
(3)從電場射出的帶電粒子,進人磁場運動一段時間后又射出磁場,求粒子在磁場中運動的最長時間和最短時間.

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(2011?湖南二模)如圖所示,一小球用輕繩懸于?點,用力F拉住小球,使懸線保持偏離豎直方向75°角,且小球始終處于平衡狀態(tài),為了使F有最小值,F(xiàn)與豎直方向的夾角θ應該是(  )

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(2011?湖南二模)金華到衢州動車共3趟,每趟運行時間約30分鐘.把動力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上,使其既具有牽引動力,又可以載客,這樣的客車車輛叫做動車.而動車組就是幾節(jié)自帶動力的車輛(動車)加幾節(jié)不帶動力的車輛(也叫拖車)編成一組,就是動車組,如圖所示.假設動車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節(jié)動車與拖車的質量都相等,每節(jié)動車的額定功率都相等.
(1)若1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為120km/h;則6節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為多少?
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(2011?湖南二模)某同學在實驗室用如圖所示的裝置來研究有關做功的問題.
(1)如圖甲,在保持M>>m條件下,可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,在控制小車的質量不變的情況下進行實驗. 在實驗中該同學先接通打點計時器的電源,再放開紙帶,如圖乙是在m=100g,M=1kg情況下打出的一條紙帶,O為起點,A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點,相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出,有關數(shù)據(jù)如圖乙,則打B點時小車的動能為Ek=
0.50
0.50
J,從開始運動到打擊B點時,繩的拉力對小車做功W=
0.51
0.51
J.(保留2位有效數(shù)字)(g=9.8m/s2

(2)在第(1)中繩的拉力對小車做功W大于小車獲得的動能EK,請你舉出導致這一結果的主要原因
摩擦沒有能完全抵消(或沙與沙桶的重力大于繩的拉力)
摩擦沒有能完全抵消(或沙與沙桶的重力大于繩的拉力)
.(寫出一種即可)

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