【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(guò)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(lái)源： 題型：

【題目】2019年5月16日消息，在美國(guó)俄亥俄州一所中學(xué)發(fā)現(xiàn)放射性污染后，家長(zhǎng)指責(zé)能源部門的失職。下列有關(guān)放射性元素的說(shuō)法中正確的是（　�。�

A.Th釷核發(fā)生一次衰變時(shí)，生成的新核與原來(lái)的原子核相比，核子數(shù)減少了4個(gè)

B.1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象揭開原子核內(nèi)部信息認(rèn)為原子核是可分的，從原子核內(nèi)部釋放的射線有射線、射線和射線，X射線

C.放射性元素衰變的快慢與溫度有關(guān)，溫度越高衰變?cè)娇?/span>

D.放射性元素發(fā)生衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子時(shí)產(chǎn)生的

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，傾角θ=30°的光滑斜面上鎖定一根上端開口、內(nèi)壁光滑的玻璃管，管中用一段長(zhǎng)L=28cm的水銀柱封閉一段長(zhǎng)L1=19cm的空氣，起始狀態(tài)水銀柱靜止時(shí)上端到管口的距離為L2=9.5cm，大氣壓強(qiáng)恒為p0=76cmHg，回答下列問(wèn)題：

(1)現(xiàn)緩慢升高封閉氣體溫度至水銀開始從管口溢出，此時(shí)封閉氣體的溫度t2=87℃，求起始狀態(tài)封閉氣體的溫度t1；

(2)若保持封閉氣體溫度t1不變，解除鎖定，讓玻璃管在光滑斜面上由靜止釋放，設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，能保證玻璃管穩(wěn)定勻加速下滑求管在斜面上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)管內(nèi)氣體的長(zhǎng)度L3。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻不計(jì)，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上，質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒ab在沿著斜面、與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑h高度，在此過(guò)程中 ( )

A. 作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零

B. 作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和

C. 恒力F與安培力的合力所的功等于零

D. 恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】⑴某實(shí)驗(yàn)小組為了測(cè)量某一電阻Rx的阻值，他們先用多用電表進(jìn)行粗測(cè)，測(cè)量出Rx的阻值約為18Ω左右。為了進(jìn)一步精確測(cè)量該電阻，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有以下器材：

A.電流表(量程15mA，內(nèi)阻未知)

B.電流表(量程0.6A，內(nèi)阻未知)

C.電阻箱(0～99.99Ω)

D.電阻箱(0～999.9Ω)

E.電源(電動(dòng)勢(shì)約3V，內(nèi)阻約1Ω)

F.單刀單擲開關(guān)2只

G.導(dǎo)線若干

甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)原理圖并連接好實(shí)驗(yàn)器材，按照如下步驟完成實(shí)驗(yàn)：

a.先將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電阻箱有合適的阻值R1，此時(shí)電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)且示數(shù)為I；

b.保持開關(guān)S1閉合，再閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2，使電流表的示數(shù)仍為I。

①根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格可知，電流表應(yīng)選擇_______，電阻箱應(yīng)選擇_______ （選填器材前的字母）

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知，待測(cè)電阻Rx= ____________________（用步驟中所測(cè)得的物理量表示）。

⑵同學(xué)乙認(rèn)為該電路可以用來(lái)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻。若已知所選電流表的內(nèi)阻RA=2.0Ω，閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R，讀出多組電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-R圖象如圖乙所示，由此可求得電源電動(dòng)勢(shì)E=________ V，內(nèi)阻r= ____ Ω。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在第一象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與紙面垂直。一質(zhì)量為m、電荷量為（）的粒子以平行x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場(chǎng)，在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場(chǎng)，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開磁場(chǎng)。已知OP=L，OQ=2L。不計(jì)粒子重力。求：

（1）粒子從P點(diǎn)入射的速度的大小；

（2）粒子第一次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；

（3）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，A、B兩衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)方向相同，此時(shí)兩衛(wèi)星距離最近，其中A是地球同步衛(wèi)星，軌道半徑為r。地球可看成質(zhì)量均勻分布的球體，其半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T。若經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，A、B第一次相距最遠(yuǎn)，下列說(shuō)法正確的有（　�。�

A.衛(wèi)星B的運(yùn)行周期大于衛(wèi)星A的運(yùn)行周期

B.衛(wèi)星B的運(yùn)行周期是

C.在地球兩極，地表重力加速度是

D.若衛(wèi)星B通過(guò)變軌與A對(duì)接之后，B的機(jī)械能可能不變

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，空間有相互平行、相距和寬度也都為L的I、II兩區(qū)域，I、II區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，I區(qū)域磁場(chǎng)向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，II區(qū)域磁場(chǎng)向外，大小待定。現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子，從圖中所示的一加速電場(chǎng)中的MN板附近由靜止釋放被加速，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行紙面與I區(qū)磁場(chǎng)邊界成45°角進(jìn)入磁場(chǎng)，然后又從I區(qū)右邊界成45°角射出。

(1)求加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差U，以及粒子在I區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1。

(2)若II區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度也是B0時(shí)，則粒子經(jīng)過(guò)I區(qū)的最高點(diǎn)和經(jīng)過(guò)II區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差是多少。

(3)為使粒子能返回I區(qū)，II區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件，粒子從左側(cè)進(jìn)入I區(qū)到從左側(cè)射出I區(qū)需要的最長(zhǎng)時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，絕熱氣缸A固定在水平桌面上，可通過(guò)電熱絲給內(nèi)部封閉的氣體加熱，其活塞用一輕繩與導(dǎo)熱氣缸B的活塞通過(guò)定滑輪相連，氣缸B懸在空中，質(zhì)量為M，底部懸掛有一質(zhì)量也為M的物體，氣缸B的活塞到氣缸B內(nèi)部底端的距離為d。兩活塞面積均為S，兩氣缸中均封閉有相同質(zhì)量的同種理想氣體，兩氣缸都不漏氣。開始時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，且溫度均與環(huán)境溫度相同為T0，不計(jì)活塞和氣體的重力，不計(jì)任何摩擦，已知重力加速度為g，外界大氣壓強(qiáng)為P0。

(i)求A、B氣缸中氣體的壓強(qiáng)；

(ii)若環(huán)境溫度、大氣壓保持不變，取下氣缸B底部懸掛的物體，重新穩(wěn)定后，要使氣缸B底部離地面的高度與取下物體前相同，則氣缸A中氣體的溫度應(yīng)升高多少?(活塞不會(huì)脫離氣缸)

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