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20．如圖所示，矩形平面導線框abcd位于豎直平面內，豎直邊bc長為L，線框質量為m，電阻為R，線框下方有一與線框平面垂直的勻強磁場區(qū)域，該區(qū)域的上下邊界PP′和QQ′均與ab平行，兩邊界間的距離為L，讓線框在PP′上方某處自由落下，已知線框恰好能以速度v勻速通過磁場區(qū)域，不計空氣阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是（　　）
A．線框通過磁場區(qū)域的時間為$\frac{2L}{v}$
B．線框進人磁場的過程中產生的焦耳熱2mgL
C．線框進入磁場的過程中線框中的電流大小為$\sqrt{\frac{mgv}{R}}$
D．線框在通過磁場的過程中始終是cd在切割磁感線

分析 線框勻速通過磁場，求出線框的位移，然后可以求出線框的運動時間；
應用能量守恒定律可以求出線框進入磁場過程產生的焦耳熱；
由平衡條件可以求出線框產生的感應電流大小，根據線框的運動情況分析切割磁感線情況．

解答 解：A、磁場的高度與bc的邊長都是L，線框穿過磁場的位移為：2L，穿過磁場的時間：t=$\frac{2L}{v}$，故A正確；
B、線框進入磁場過程的位移為L，由能量守恒定律可知，線框減少的重力勢能轉化為焦耳熱，則焦耳熱：Q=mgL，故B錯誤；
C、線框進入磁場過程做勻速直線運動，重力的功率等于焦耳熱功率，則：mgv=I2R，電流：I=$\sqrt{\frac{mgv}{R}}$，故C正確；
D、線框進入磁場過程cd邊切割磁感線，線框離開磁場過程ab邊切割磁感線，故D錯誤；
故選：AC．

點評 本題是電磁感應與力學相結合的綜合題，分析清楚線框的運動過程、知道線框的重力勢能轉化為焦耳熱是解題的關鍵，應用速度公式與能量守恒定律可以解題．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

10．關于第一宇宙速度（7.9km/s），下列說法中正確的是（　　）
A．以小于第一宇宙速度的速度發(fā)射地球衛(wèi)星也能發(fā)射成功
B．第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度
C．第一宇宙速度是物體脫離地球引力的束縛，繞太陽運轉的速度
D．第一宇宙速度是物體脫離太陽引力的束縛，飛到太陽系外的最小速度

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

11．如圖所示，A、B兩小球從0點水平拋出，A球恰能越過豎直擋板P落在水平面上的Q點，B球拋出后與水平面發(fā)生碰撞，彈起后恰能越過擋板P也落在Q點，B球與水平面碰撞前后瞬間水平方向速度不變，豎直方向速度大小不變、方向相反，不計空氣阻力，則（　�。�
A．A、B球從0點運動到Q點的時間相等
B．A、B球經過擋板P頂端時豎直方向的速度大小相等
C．A球拋出時的速度是B球拋出時速度的3倍
D．減小B球拋出時的速度，它也可能越過擋板P

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

8．如圖所示，一條紅色光線和一條紫色光線，以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線都是由圓心O點沿OC方向射出，則可知（　　）
A．BO光線是紫光，AO光線是紅光
B．BO光線是紅光，AO光線是紫光
C．AO光線比BO光線穿過玻璃柱體所需時間短
D．將AO光線順時針轉動到BO光線與其重合，其透射光線仍然可能只沿OC方向射出
E．在雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由AO光線變?yōu)锽O光線，則干涉亮條紋間距變大

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

15．在宇宙飛船上測物體的質量沒有地球上那么容易．宇航員取來一個帶孔的金屬小球、一只彈簧測力計、一個帶孔的內壁光滑的金屬手柄、一段細尼龍線、一把刻度尺和一塊秒表．他先將細尼龍線的一端打一個結，在線上標出一個位置并測出該標記點與結點間的距離L，然后將細尼龍線穿過金屬小球（結點在球心處）和光滑金屬手柄后連接到測力計上．現(xiàn)用手慢慢搖動手柄使金屬球在如圖（a）所示的平面內穩(wěn)定轉動時，細尼龍線的標記位置恰位于手柄上端口處，此時測力計的示數F如圖（b）所示，同時另一宇航員用秒表記錄了小球轉動N圈所用的時間t，回答下列問題：
（1）圖（b）中測力計示數F的大小為1.80．
（2）金屬小球質量的表達式為$\frac{F{t}^{2}}{4{π}^{2}L{N}^{2}}$（用題中所給的字母表示）．
（3）若用手慢慢搖動手柄使金屬球在如圖（c）所示的平面內穩(wěn)定轉動時，則測力計所測作用力F的大小將會穩(wěn)定不變（填“穩(wěn)定不變”或“周期性變化”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

5．跳起摸高是學生經常進行的一項體育活動．一質量為m的同學彎曲兩腿向下滑，然后用力蹬地起跳．從該同學用力蹬地到剛離開地面的過程中，他的重心上升了h，離開地面在空中運動時間t后又落回地面．重力加速度為g，下列說法正確的是（　　）
A．從用力蹬地到剛離開地面的過程中，該同學機械能的增量為mgh
B．從用力蹬地到剛離開地面的過程中，該同學機械能的增量為mgh+$\frac{1}{4}$mg2t2
C．地面的支持力對該同學做的功為mgh+$\frac{1}{8}$mg2t2
D．該同學所受合力對其做的功為$\frac{1}{8}$mg2t2

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

12．氫原子的能級圖如圖所示，現(xiàn)有一群處于n=4能級上的氫原子，要使它們回到n=2能級過程中，可能輻射3種不同頻率的光子．輻射出的光子照射某種金屬，該金屬的逸出功是2.25eV，則產生的光電子最大初動能是0.30eV．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

9．2015年“總統(tǒng)杯”高爾夫球賽在韓國仁川舉行，在某次比賽中，美國選手羅伯待-斯待布擊球后，球恰好落在洞的邊緣，假定洞內表面為半球面，半徑為R，且空氣阻力可忽略，重力加速度為g，把此球以大小不同的初速度v0沿半徑方向水平擊出，如圖所示，球落到球面上，小球從開始到球面，下列說法正確的是（　�。�
A．落在球面上時的最大速度為2$\sqrt{2gR}$
B．落在球面上時的最小速度為$\sqrt{\sqrt{3}gR}$
C．小球的運動時間與v0大小無關
D．無論調整v0大小為何值，球都不可能垂直擊在球面上

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

9．如圖甲所示，為某一同學探究“功與速度變化的關系”的實驗圖，在水平臺面上放一木板，木板的右端有一個定值滑輪，先用細線連接小車與裝有砝碼的托盤，跨過定滑輪，將小車連同紙帶移近打點計時器，由靜止釋放托盤，每次托盤下落高度一定，木板足夠長，小車沒有碰到右側滑輪（小車在碰到右側滑輪之前，托盤就著地了）．將小車中的砝碼依次移至托盤中，釋放托盤，多次實驗打下紙帶．實驗中小車質量為M，托盤質量為m0，每個砝碼的質量也為m0，所有砝碼與托盤的總質量為m，且滿足M＞＞m，托盤下落的高度為h，當地重力加速度大小為g，不計空氣阻力．
（1）為減小實驗誤差，實驗操作中先將木板放置在水平桌面上，接下來再進行的一項調節(jié)是B．
A．將木板一端墊高，釋放空托盤讓其拖動小車拉著紙帶并打點，然后判斷小車是否做勻速運動
B．將木板一端墊高，撤除細線，用手撥動小車后讓其拉著紙帶運動并打點，然后判斷小車是否做勻速運動
C．將木板一端墊高，撤除細線，讓小車自行下滑拉著紙帶并打點，然后判斷小車是否做勻加速運動
D．每移動一次砝碼，小車對木板的壓力都不同，導致摩擦力不同，所以都應平衡一次摩擦力

（2）實驗中，用不同數目的砝碼，拉動小車拖動紙帶，利用紙帶的測量數據進行研究．圖乙是一條實驗紙帶，O為初始點，紙帶上的點為打點計時器打下的計數點，則對紙帶上的數據處理正確的是C．
A．選取OA間距，求OA間的平均速度
B．選取DE間距，求DE間的平均速度
C．選取DG間距，求DG間的平均速度
D．選取AG間距，求AG間的平均速度
（3）實驗通過對多次做功的定量記錄和紙帶的分析，探究功與速度變化的關系．在數據處理時采用了圖象法處理，縱軸為小車最大速度的平方v2，橫軸為n，托盤中的砝碼個數n碼=n-1，得到圖丙，圖線為過原點的斜直線，說明了做功與速度變化的關系是合外力做的功與速度的平方成正比．
（4）此實驗數據也可用來驗證機械能守恒定律，在滿足機械能守恒的情況下，圖丙中的圖線斜率的表達式為k=$\frac{2{m}_{0}gh}{n{m}_{0}+M}$．

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