19．間距為L=1m的兩根平行金屬導軌固定在水平地面上，所在空間存在豎直方向的磁感應強度大小為B=1T的勻強磁場．導軌一端接著電動勢大小E=2V、內(nèi)阻r=0.5Ω的電源．把質(zhì)量m=1kg、電阻R=0.5Ω的金屬棒垂直放在導軌上，通電后金屬棒遠離電源運動起來．已知金屬棒與導軌間動摩擦因素μ=0.1且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小取 g=10m/s2．
（1）求金屬棒運動過程中的最大加速度；
（2）求金屬棒運動過程中的最大速度．

分析 （1）電鍵閉合時，安培力向右，開始時刻加速度最大，根據(jù)牛頓第二定律列式求解最大加速度；
（2）當安培力與摩擦力平衡時，加速度等于0，速度最大，根據(jù)條件列式求解最大速度．

解答 解：（1）電鍵閉合時，金屬棒在安培力作用下運動，由于導體棒產(chǎn)生的電動勢方向與電源電動勢方向相反，是反電動勢，故電流會減小，安培力也會減小，故開始時刻加速度最大，此時摩擦力為0，
由牛頓第二定律有：F=BIL=mam，
代入數(shù)據(jù)解得：am=$\frac{F}{m}$=$\frac{BIL}{m}$=$\frac{BL•\frac{E}{R+r}}{m}$=$\frac{1×1×\frac{2}{0.5+0.5}}{1}$=2m/s2
（2）金屬棒做加速度減小的加速運動，當安培力與摩擦力相等時，加速度等于0，速度最大，
有：μmg=BL•$\frac{E-BL{v}_{m}}{R+r}$
代入數(shù)據(jù)解得：vm=2m/s．
答：（1）金屬棒運動過程中的最大加速度為2m/s2；
（2）金屬棒運動過程中的最大速度為2m/s．

點評 本題關鍵是明確導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢方向與電源電動勢方向相反，是反電動勢，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律列式求解，難度適中．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

2．如圖所示為一個內(nèi)壁光滑的圓錐，其軸線垂直于水平面，圓錐固定不動，兩個質(zhì)量相同的小球A、B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則（　�。�
A．球A的線速度必大于球B的線速度
B．球A的角速度必小于球B的角速度
C．球A的運動周期必小于球B的運動周期
D．球A對內(nèi)壁的壓力等于球B對內(nèi)壁的壓力

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

10．某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當?shù)刂亓铀俣葹間=9.80m/s2．實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖（b）所示．紙帶上的第一個點記為O，另選連續(xù)的三個點A、B、C進行測量，圖中給出了這三個點到O點的距離hA、hB和hC的值．回答下列問題（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（1）打點計時器打B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了7.70mJ，此時重錘的動能比開始下落時增加了7.61mJ（重錘質(zhì)量m已知）；
（2）通過分析該同學測量的實驗數(shù)據(jù)，他的實驗數(shù)據(jù)驗證了機械能守恒定律．（選填“驗證了”或“不能驗證”）

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

7．實驗：
（1）用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對圖中紙帶上的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；
C．用天平測出重錘的質(zhì)量；
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；
E．測量紙帶上某些點間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的
重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進行的步驟是C，
操作不當?shù)牟襟E是B．
（2）在驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖2所示．相鄰記數(shù)點時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s2．
（a）計算與B點對應的重錘的瞬時速度時，Vb=0.973m/s；   
（b）從起始點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能的減小量△Ep=0.48J，動能的增加量△Ek=0.47J（均保留兩位有效數(shù)字）；
（c）即使在操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準確的前提下，該實驗測得的△EP也一定略大于△EK，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因：紙帶通過時受到較大的阻力以及重錘受到的空氣阻力．．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．如圖所示，將長為L的金屬導線彎成一正方形，導線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個極板，磁場垂直環(huán)面向里，磁感應強度以B=B0-Kt（K＞0）隨時間變化，t=0時，P板電勢低于Q電勢．兩板間的距離非常小，經(jīng)足夠長時間t后，關于電容器P板的判斷正確是（　�。�
A．P板電勢低于Q電勢B．電荷量在減少
C．帶正電，電荷量是$\frac{K{L}^{2}C}{16}$D．帶正電，電荷量是$\frac{K{L}^{2}C}{32}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

4．如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊A放在傾角為θ的斜面上，用一平行于斜面系于斜面頂端桿上的細繩拉著物塊，使物塊和斜面保持相對靜止，物塊A和斜面的動摩擦因數(shù)μ＜tanθ，若整體沿水平方向運動，且A和斜面始終保持相對靜止，則下列說法正確的是（　�。�
A．物塊A最多可受到四個力
B．繩上受到的最大拉力為$\frac{mg}{tanθ}$
C．整體能夠達到的最大加速度為gtanθ
D．物塊A只受兩個力作用時，整體一定是在向左做加速運動

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

8．如圖所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一個小定滑輪，細繩一端拴一小球（可視為質(zhì)點），小球置于半球面上的A點，另一端繞過定滑輪．今用力F緩慢拉繩使小球從A點滑到半球頂點，則此過程中（　�。�
A．半球體與小球之間的彈力變大，拉力F變大
B．半球體與水平面之間的彈力不變
C．半球體與水平面之間的彈力變大
D．半球體與水平面之間的摩擦力減小

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

9．據(jù)報道，我國將于2016年擇機發(fā)射“天宮二號”，并計劃于2020年發(fā)射“火星探測器”．設“天宮二號”繞地球做圓周運動的半徑為r1、周期為T1；“火星探測器”繞火星做圓周運動的半徑為r2、周期為T2，萬有引力常量為G．下列說法正確的是（　�。�
A．“天宮二號”和“火星探測器”的向心加速度大小之比為$\frac{{r}_{1}{T}_{2}^{2}}{{r}_{2}{T}_{1}^{2}}$
B．地球與火星的質(zhì)量之比為$\frac{{r}_{1}^{2}{T}_{2}^{2}}{{r}_{2}^{2}{T}_{1}^{2}}$
C．地球與火星的平均密度之比為$\frac{{T}_{2}^{2}}{{T}_{1}^{2}}$
D．$\frac{{r}_{1}^{3}}{{T}_{1}^{2}}=\frac{{r}_{2}^{3}}{{T}_{2}^{2}}$

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