如圖（a）所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一平面內(nèi)，與水平面的夾角θ為37°，兩導(dǎo)軌間距L＝0.3m。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R＝1.0Ω。導(dǎo)軌上有一質(zhì)量m＝0.2kg、電阻r＝0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。利用沿斜面方向外力F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)采集并輸入計(jì)算機(jī)，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖（b）所示。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
（1）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4s末外力F的瞬時(shí)功率；
（3）如果外力從靜止開始拉動(dòng)桿4s所做的功為4.2J，求回路中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。
       
解：（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U＝IR＝
由圖乙可得U＝kt，k＝0.05V/s
解得v＝
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a＝＝0.4m/s2
（2）在4s末，速度v2＝at＝1.6m/s
此時(shí)通過金屬桿的電流I＝
金屬桿受安培力F安＝BIL＝＝0.03N
設(shè)4s末外力大小為F2，由牛頓第二定律：F2－F安－mgsin37°＝ma
故4s末時(shí)外力F的瞬時(shí)功率P＝F2v2
P＝2.096W
（3）在4s末，桿的動(dòng)能Ek＝mv2＝0.256J
s＝at2＝3.2m
由能量守恒定律，回路產(chǎn)生的焦耳熱：Q＝W－mgSsin37°－Ek＝4.2－3.84－0.256＝0.104J
又
故在R上產(chǎn)生的焦耳熱QR＝0.087J
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?上高縣模擬）如圖（a）所示，光滑絕緣水平面上有甲、乙兩個(gè)點(diǎn)電荷．t=0時(shí)，乙電荷向甲運(yùn)動(dòng)，速度為6rn/s，甲的速度為0．之后，它們僅在相互靜電力的作用下沿同一直線運(yùn)動(dòng)（整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中沒有接觸），它們運(yùn)動(dòng)的速度（v）一時(shí)間（t）圖象分別如圖（b）中甲、乙兩曲線所示．則由圖線可知（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2007?上海）如圖（a）所示，光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為L(zhǎng)、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上．導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，且接觸良好．在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．開始時(shí)，導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達(dá)到恒定速度，此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)．
（1）求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2；
（2）為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，阻力最大不能超過多少？
（3）導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？
（4）若t=0時(shí)磁場(chǎng)由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過較短時(shí)間后，導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其v-t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棒瞬時(shí)速度大小為vt，求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖（a）所示，光滑水平面上停放著一輛上表面粗糙的平板車，質(zhì)量為M，車的上表面距地面的高度與車上表面長(zhǎng)度相同．一質(zhì)量為m的鐵塊以水平初速度v0滑到小車上，它們的速度隨時(shí)間變化的圖象如圖（b）所示（t0是滑塊在車上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間），重力加速度為g．則下列判斷正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2005?盧灣區(qū)模擬）如圖（a）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L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.1Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖（b）所示．

（1）試分析說明金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況；
（2）試寫出外力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式；
（3）第2s末外力F的瞬時(shí)功率為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?濱州三模）如圖（a）所示，光滑水平面上質(zhì)量為m的小球在直線MN的左方就會(huì)受到水平恒力F1作用（小球可視為質(zhì)點(diǎn)），在MN的右方除受到F1作用外還受到與F1在同一直線上的恒力F2作用．現(xiàn)設(shè)小球由A點(diǎn)從靜止開始運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖（b）所示，由圖可知下列說法正確的是（　　）

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