如圖13所示，兩根互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng)=0.5 m，在導(dǎo)軌的一端接有阻值R=0.3 Ω的電阻，在x≥0一側(cè)存在一與水平面垂直的均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T.一質(zhì)量m=2 kg的金屬桿垂直放置在導(dǎo)軌上，金屬桿的電阻r=0.2 Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì).當(dāng)金屬桿以v0=4 m/s的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)的同時(shí)，受到一個(gè)水平向右的外力作用，且外力的功率P恒為18 W，經(jīng)過(guò)2 s金屬桿達(dá)到最大速度.求：

圖13

（1）金屬桿達(dá)到的最大速度vm;

（2）在這2 s時(shí)間內(nèi)回路產(chǎn)生的熱量Q；

（3）當(dāng)速度變?yōu)? m/s  時(shí)，金屬桿的加速度a.

解析：（1）金屬桿達(dá)到最大速度vm時(shí)，外力F與安培力平衡，則F=BImL                ①

外力的功率P=Fvm                                                             ②

根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式和閉合電路歐姆定律得Im=                             ③

由以上各式聯(lián)立可得vm==6 m/s.                                   ④

（2）金屬桿在從開(kāi)始到達(dá)到最大速度的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理可得

WF-W安=mvm2-mv02                                                        ⑤

又WF=Pt                                                                     ⑥

克服安培力做的功等于回路產(chǎn)生的電能，即W安=Q，                               ⑦

故由以上幾式解得Q=16 J.                                                      ⑧

（3）當(dāng)v=5 m/s時(shí)，由牛頓第二定律，有F-BIL=ma且F=    I=            

由以上幾式解得a==0.55 m/s2.                                    

答案：（1）6 m/s （2）16 J （3）0.55 m/s2


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：閱讀理解

（1）游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器是兩種常用的測(cè)量長(zhǎng)度的精密儀器．如圖甲所示的游標(biāo)卡尺，主尺的最小分度是1mm，游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度，甲圖示狀態(tài)的讀數(shù)是
13.55
13.55
mm；用如圖乙所示螺旋測(cè)微器測(cè)量一根金屬絲的直徑的讀數(shù)是
0.678
0.678
mm．

（2）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則“實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，先用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條的另一端到某-點(diǎn)并記下該點(diǎn)的位置；再將橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套，用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉像皮條．某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng)：
A．兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)
B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上
C．在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行
D．在用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)相等
E．在用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)必須將橡皮條的另一端拉到用一個(gè)彈簧秤拉時(shí)記下的位置
其中正確的是
CE
CE
．（填人相應(yīng)的字母）
（3）利用如圖丙所示的裝置可測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)．一小平面鏡B（可視為一點(diǎn)）豎直固定在物塊P上，它們的總質(zhì)量為m．現(xiàn)將P緊靠著直立的彈簧上端，用插銷K固定，此時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度，從固定的點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)平面鏡反射后在豎直標(biāo)尺的A點(diǎn)形成一小光斑．松開(kāi)插銷K，發(fā)現(xiàn)最終小光斑穩(wěn)定在標(biāo)尺上某點(diǎn)，該點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為h．已知點(diǎn)光源S與平面鏡的水平距離為L(zhǎng)0，標(biāo)尺與平面鏡的水平距離為L(zhǎng)，則該彈簧的勁度系數(shù)為
L+L0
hL0
mg
L+L0
hL0
mg
．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（1）（6分）某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究“探索小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，圖是某次實(shí)驗(yàn)得出的紙帶，所用電源的頻率為50HZ，舍去前面比較密集的點(diǎn)，從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)連續(xù)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)以1、2、3……。各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，則①物體做        的運(yùn)動(dòng)，②物體通過(guò)1計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度1=      m/s；③物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a =         m/s2.

（2）(6分)在驗(yàn)證“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中，某  小組得出如圖所示的圖（F與AO共線），圖中         是F1與F2合成的理論值；      是F1與F2合成的實(shí)際值，在實(shí)驗(yàn)中如果將兩個(gè)細(xì)繩套換成兩根橡皮條，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否變化？

答：         （填“變”或“不變”）。

   （3）(10分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度與物體所  受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有砂的砂桶（總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板。

①若保持砂和砂桶質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1

次數(shù)

1

2

3

4

5

小車加速度a/(m•s-2)

1.98

1.48

1.00

0.67

0.50

小車質(zhì)量M/kg

0.25

0.33

0.50

0.75

1.00

質(zhì)量倒數(shù)/kg-1

4.00

3.00

2.00

1.33

1.00

 

 

 

 

 

 

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時(shí)a與M的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫D所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，并作出圖線。從圖線中得到F不變時(shí)，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是             。

②某同學(xué)在探究a與F的關(guān)系時(shí)，把砂和砂桶的總重力當(dāng)作  小車的合外力F，作出a－F圖線如圖所示，試分析圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是          。

③在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為了探究?jī)蓚�(gè)物理量之間的關(guān)系，要保持第三個(gè)物理量不變，這種探究方法叫做

                法。

 

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科目：高中物理 來(lái)源：2011-2012學(xué)年福建省福州八中第一學(xué)期期末考試物理卷 題型：實(shí)驗(yàn)題

（1）（6分）某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究“探索小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，圖是某次實(shí)驗(yàn)得出的紙帶，所用電源的頻率為50HZ，舍去前面比較密集的點(diǎn)，從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)連續(xù)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)以1、2、3……。各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，則①物體做       的運(yùn)動(dòng)，②物體通過(guò)1計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度1=     m/s；③物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a =         m/s2.

（2）(6分)在驗(yàn)證“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中，某 小組得出如圖所示的圖（F與AO共線），圖中         是F1與F2合成的理論值；     是F1與F2合成的實(shí)際值，在實(shí)驗(yàn)中如果將兩個(gè)細(xì)繩套換成兩根橡皮條，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否變化？
答：        （填“變”或“不變”）。

（3）(10分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度與物體所 受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有砂的砂桶（總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板。

①若保持砂和砂桶質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)如表1所示。    

次數(shù)
1
2
3
4
5
小車加速度a/(m?s-2)
1.98
1.48
1.00
0.67
0.50
小車質(zhì)量M/kg
0.25
0.33
0.50
0.75
1.00
質(zhì)量倒數(shù)/kg-1
4.00
3.00
2.00
1.33
1.00

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時(shí)a與M的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫D所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，并作出圖線。從圖線中得到F不變時(shí)，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是             。
②某同學(xué)在探究a與F的關(guān)系時(shí)，把砂和砂桶的總重力當(dāng)作 小車的合外力F，作出a－F圖線如圖所示，試分析圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是          。

③在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為了探究?jī)蓚�(gè)物理量之間的關(guān)系，要保持第三個(gè)物理量不變，這種探究方法叫做
                法。

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科目：高中物理 來(lái)源：2011-2012學(xué)年福建省第一學(xué)期期末考試物理卷 題型：選擇題

（1）（6分）某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究“探索小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，圖是某次實(shí)驗(yàn)得出的紙帶，所用電源的頻率為50HZ，舍去前面比較密集的點(diǎn)，從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)連續(xù)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)以1、2、3……。各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，則①物體做        的運(yùn)動(dòng)，②物體通過(guò)1計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度1=      m/s；③物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a =          m/s2.

（2）(6分)在驗(yàn)證“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中，某  小組得出如圖所示的圖（F與AO共線），圖中         是F1與F2合成的理論值；      是F1與F2合成的實(shí)際值，在實(shí)驗(yàn)中如果將兩個(gè)細(xì)繩套換成兩根橡皮條，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否變化？

答：         （填“變”或“不變”）。

   （3）(10分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度與物體所  受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有砂的砂桶（總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板。

①若保持砂和砂桶質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)如表1所示。

         表1

次數(shù)

1

2

3

4

5

小車加速度a/(m•s-2)

1.98

1.48

1.00

0.67

0.50

小車質(zhì)量M/kg

0.25

0.33

0.50

0.75

1.00

質(zhì)量倒數(shù)/kg-1

4.00

3.00

2.00

1.33

1.00

 

 

 

 

 

 

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時(shí)a與M的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫D所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，并作出圖線。從圖線中得到F不變時(shí)，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是              。

②某同學(xué)在探究a與F的關(guān)系時(shí)，把砂和砂桶的總重力當(dāng)作  小車的合外力F，作出a－F圖線如圖所示，試分析圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是          。

③在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為了探究?jī)蓚�(gè)物理量之間的關(guān)系，要保持第三個(gè)物理量不變，這種探究方法叫做

                 法。

 

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