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13.如圖所示,ABCD為固定的水平光滑矩形金屬導(dǎo)軌,處在方向豎直向下,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,AB間距為L,左右兩端均接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m、長為L且不計電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動系統(tǒng).開始時,彈簧處于自然長度,導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0,經(jīng)過一段時間,導(dǎo)體棒MN第一次運動到最右端,這一過程中AB間R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,則(  )
A.初始時刻棒所受的安培力大小為2B2L2v0R
B.從初始時刻至棒第一次到達最左端的過程中,整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為2Q3
C.當棒第一次到達最右端時,彈簧具有的彈性勢能為12mv02-2Q
D.當棒再一次回到初始位置時,AB間電阻的熱功率為B2L2v20R

分析 由E=BLv0、I=ER、F=BIL三個公式結(jié)合求解初始時刻棒受到安培力大�。甅N棒從開始到第一次運動至最右端,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為2Q.物體先向左運動再返回運動到最右端.

解答 解:A、由F=BIL、I=BLv0R,R=12R,得初始時刻棒所受的安培力大小為 FA=2B2L2v0R,故A正確;
B、MN棒第一次運動至最右端的過程中AB間電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為2Q.由于安培力始終對MN做負功,產(chǎn)生焦耳熱,棒第一次達到最左端的過程中,棒平均速度最大,平均安培力最大,位移也最大,棒克服安培力做功最大,整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)大于13•2Q=23,故B錯誤;
C、MN棒第一次運動至最右端的過程中AC間電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為2Q.由能量守恒定律得:12mv02=2Q+EP,此時彈簧的彈性勢能EP=12mv20-2Q,故C正確;
D、由于回路中產(chǎn)生焦耳熱,棒和彈簧的機械能有損失,所以當棒再次回到初始位置時,速度小于v0,棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E<BLv0,由電功率公式P=E2R知,則AB間電阻R的功率小于B2L2v20R,故D錯誤;
故選:AC.

點評 本題分析系統(tǒng)中能量如何轉(zhuǎn)化是難點,也是關(guān)鍵點,運用能量守恒定律時,要注意回路中產(chǎn)生的焦耳熱是2Q,不是Q.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.美國宇航局發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星--“開普勒-226”,其直徑約為地球的2.4倍,至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚.假設(shè)該行星的密度和地球相當.根據(jù)以上信息,估算該行星的第一宇宙速度為(  )
A.3.3×103m/sB.7.9×103m/sC.1.2×104m/sD.1.9×104m/s

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4.一個面積S=4×10-2m2、匝數(shù)N=102匝的線圈,放在勻強磁場中,磁場方向垂直線圈平面,磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示.則(  )
A.在開始2s內(nèi)穿過線圈磁通量的變化率等于8wb/s
B.在開始2s內(nèi)穿過線圈磁通量的變化量等于零
C.在開始2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于8V
D.在第3s末線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

1.如圖,氣墊導(dǎo)軌上滑塊的質(zhì)量為M,鉤碼的質(zhì)量為m,遮光條寬度為d,兩光電門間的距離為L,氣源開通后滑塊在牽引力的作用下先后通過兩個光電門的時間為△t1和△t2.當?shù)氐闹亓铀俣葹間
(1)用上述裝置測量滑塊加速度的表達式為a=d22L1t221t21(用已知量表示);
(2)用上述裝置探究滑塊加速度a與質(zhì)量M及拉力F的關(guān)系,要使繩中拉力近似等于鉤碼的重力,則m與M之間的關(guān)系應(yīng)滿足M>>m;
(3)用上述裝置探究系統(tǒng)在運動中的機械能關(guān)系,滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中滿足關(guān)系式mgL=12M+md2t22d2t21時(用已知量表示),系統(tǒng)機械能守恒.若測量過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)動能增量總是大于鉤碼重力勢能的減少量,可能的原因是導(dǎo)軌不平,右端高.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖所示,固定于絕緣水平面上且間距d=0.2m的U形金屬框架處在豎直向下、均勻分布的磁場中,磁場的左邊界cd與右邊界ab之間的距離L=1m,t=0時,長為d的金屬棒MN從ab處開始沿框架以初速度v0=0.2m/s向左運動,5s時棒剛好到達cd處停下;t=0時刻開始,磁場的磁感應(yīng)強度B從B0=0.2T開始隨時間t變化而正好使得第1s內(nèi)導(dǎo)體棒可以做勻速運動,在接下來的時間內(nèi)B保持不變,其中R=0.4Ω,棒的電阻r=0.1Ω,不計其他電阻和一切摩擦阻力,棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好,求:
(1)第1s內(nèi),磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律;
(2)棒的質(zhì)量m;
(3)0-5s內(nèi)電阻R消耗的平均電功率P.

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5.用如圖1實驗裝置驗證m1、m1組成的系統(tǒng)機械能守恒.m2從高處由靜止開始下落,m1向上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點跡進行測量,即可驗證機械能守恒定律.圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖所示.已知m1=50g、m2=150g,打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,則(g取9.8m/s2,所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字).

(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5=2.40m/s;
(2)在打點0~5過程中系統(tǒng)動能的增量△Ek=0.576J,系統(tǒng)勢能的減少量△Ep=0.588J;
(3)若某同學(xué)作出v22-h圖象如圖3,則當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.70m/s2

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12.如圖所示,用船A拖著車B前進,若船勻速前進,速度為vA,當OA繩與水平方向夾角為θ時,求:
(1)車B運動的速度vB多大?
(2)車B是否做勻速運動?

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9.如圖所示,MN與PQ是兩條水平放置的平行固定金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l=0.5m.質(zhì)量m=1kg,電阻r=0.5Ω的金屬桿ab垂直跨接在導(dǎo)軌上,勻強磁場的磁感線垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度的大小為B0=2T,導(dǎo)軌左端接阻值R=2Ω的電阻,導(dǎo)軌電阻不計.t=0時刻ab桿受水平拉力F的作用,由靜止狀態(tài)從MP處開始向右作勻加速運動,ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,4s末ab桿的速度為v=2m/s,g=10m/s2.則:
(1)求4s末拉力F的大��;
(2)前4s內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.4J,求這過程中水平拉力F做的功;
(3)若4s以后,ab桿仍以原來的加速度運動,要使回路的電流為0,磁感應(yīng)強度B隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式如何(B≠0)?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示,理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為10:1,b是原線圈的中心抽頭,電壓表和電流表均為理想電表,除R以外其余電阻不計.從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上u1=2202sin100πt(V)的交變電壓,并將開關(guān)接在a處.則( �。�
A.t=0.01s時,電流表A1的示數(shù)為0
B.若單刀雙擲開關(guān)接a,則電壓表示數(shù)為22 V
C.若單刀雙擲開關(guān)接a,再將滑動變阻器觸片P向下移,電壓表  示數(shù)變大
D.若僅將單刀雙擲開關(guān)由a撥向b,變壓器的輸入功率變小

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