（2011?蘇州二模）如圖所示，在水平面上固定一光滑金屬導(dǎo)軌HGDEF，EF∥GH，DE=EF=DG=GH=EG=L．一質(zhì)量為m足夠長導(dǎo)體棒AC垂直EF方向放置于在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r．整個裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中．現(xiàn)對導(dǎo)體棒AC施加一水平向右的外力，使導(dǎo)體棒從D位置開始以速度v0沿EF方向做勻速直線運動，導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．
（1）求導(dǎo)體棒運動到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時，F(xiàn)H兩端的電勢差．
（2）關(guān)于導(dǎo)體棒運動過程中回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，小明和小華兩位同學(xué)進(jìn)行了討論．小明認(rèn)  為導(dǎo)體棒在整個運動過程中是勻速的，所以回路中電流的值是恒定不變的；小華則認(rèn)  為前一過程導(dǎo)體棒有效切割長度在增大，所以電流是增大的，后一過程導(dǎo)體棒有效切  割長度不變，電流才是恒定不變的．你認(rèn)為這兩位同學(xué)的觀點正確嗎？請通過推算證  明你的觀點．
（3）求導(dǎo)體棒從D位置運動到EG位置的過程中，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱．
分析：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小跟導(dǎo)體切割的有效長度有關(guān)，切割導(dǎo)體的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可以求得FH兩點間的電勢差；從D至G的過程上導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電動勢的大小跟導(dǎo)體切割的有效長度有關(guān)，電阻跟回路的長度成正比，根據(jù)切割長度和回路電路長度間關(guān)系可以確定感應(yīng)電流的大小為一定值，從EG至FH的過程中，導(dǎo)體有效切割長度不變即產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小恒定，電路電阻增加故感應(yīng)電流大小減�。换芈樊a(chǎn)生的焦耳熱與導(dǎo)體棒克服安培力做的功相等，再電流關(guān)系可以確定導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱是整個回路產(chǎn)生焦耳熱的三分之一，根據(jù)安培力作功可以求得回路中產(chǎn)生的焦耳熱．
解答：解：（1）導(dǎo)體棒運動到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時，由于切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E=BLV0在電路中切割磁感線的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，則此時可將電路等效為：

可以將切割磁感線的FH棒看成電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源，根據(jù)題意知，外電路電阻為R=4r，再根據(jù)閉合電路歐姆定律得FH間的電勢差：
UFH=
R
R+r
E=
4r
4r+r
BLv0=
4
5
BLv0
（2）兩個同學(xué)的觀點都不正確
取AC棒在D到EG運動過程中的某一位置，MN間距離設(shè)為x，則由題意有：
DM=NM=DN=x
則此時切割磁感線的有效長度為x，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
E=Bxv0
回路的總電阻為R=3rx
據(jù)歐姆定律知電路中電流為I=
E
R
=
Bxv0
3rx
=
Bv0
3r
，即此過程中電流是恒定的；
當(dāng)導(dǎo)體棒由EG棒至FH的過程中，由于切割磁感線的導(dǎo)體長度一定，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，但電路中電阻是隨運動而增加的據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流是減小的．
（3）如圖

設(shè)任意時刻沿運動方向的位移為s，則s=
3
2
x
安培力與位移的關(guān)系為FA=BIx=
B2v0x
3r
=
2
3
B2v0s
9r

AC棒在DEG上滑動時產(chǎn)生的電熱，數(shù)值上等于克服安培力做的功，
又因為FA∝s，所以Q=
0+FA
2
×
3
2
L=
3
B2L2v0
12

因為導(dǎo)體棒從D至EG過程中，導(dǎo)體棒的電阻始終是回路中電阻的
1
3
，所以導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的焦耳熱
Q′=
1
3
×
0+FA
2
×
3
2
L=
3
B2L2v0
36
．
點評：熟知導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與導(dǎo)體切割的有效長度成正比，能根據(jù)題設(shè)條件求得電路中電阻與有效切割長度的關(guān)系，包括第三問中切割長度與導(dǎo)體棒位移之間的幾何關(guān)系．這是解決本題的基本條件．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?蘇州二模）為探究物體在下落過程中機械能是否守恒，某同學(xué)采用實驗裝置如圖甲所示．
（1）其設(shè)計方案如下：讓質(zhì)量為m的立方體小鐵塊從開始端自由下落，開始端至光電門的高度差為h，則此過程中小鐵塊重力勢能的減少量為
mgh
mgh
；測出小鐵塊通過光電門時的速度v，則此過程中小鐵塊動能增加量為
1
2
mv2
1
2
mv2
；比較這兩個量之間的關(guān)系就可得出此過程中機械能是否守恒．（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間）
（2）具體操作步驟如下：
A．用天平測定小鐵塊的質(zhì)量m；
B．用游標(biāo)卡尺測出立方體小鐵塊的邊長d；
C．用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離h（h＞＞d）；
D．電磁鐵先通電（電源未畫出），讓小鐵塊吸在開始端；
E．?dāng)嚅_電源，讓小鐵塊自由下落；
F．計時裝置記錄小鐵塊經(jīng)過光電門所用時間為t，計算出相應(yīng)速度v；
G．改變光電門的位置，重復(fù)C、D、E、F等步驟，得到七組（hi，vi2）數(shù)據(jù)；
H．將七組數(shù)據(jù)在v2-h坐標(biāo)系中找到對應(yīng)的坐標(biāo)點，擬合得到如圖乙所示直線．
上述操作中有一步驟可以省略，你認(rèn)為是
A
A
（填步驟前的字母）；計算小鐵塊經(jīng)過光電門的速度表達(dá)式v=
d
t
d
t
．
（3）若v2-h圖線滿足條件
計算出直線斜率的值與2g的比較，在誤差允許的范圍內(nèi)二者相等
計算出直線斜率的值與2g的比較，在誤差允許的范圍內(nèi)二者相等
，則可判斷小鐵塊在下落過程中機械能守恒．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?蘇州二模）美國宇航局科學(xué)家觀測發(fā)現(xiàn)銀河系內(nèi)至少有500億顆行星，若某一行星繞其中央恒星做圓周運動周期為地球公轉(zhuǎn)周期800倍，該行星到恒星距離是地球到太陽距離40倍．利用以上數(shù)據(jù)，可以求出的量有（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?蘇州二模）我國“西電東送”采用高壓直流輸電，繼三峽至常州500kV直流輸電工程后，又實現(xiàn)了三峽至廣東的500kV直流輸電工程．圖示為其輸電示意圖．關(guān)于高壓直流輸電，下列說法正確的有（　　）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?蘇州二模）某同學(xué)想描繪某一熱敏電阻的伏安特性曲線，實驗室提供下列器材：
A．電壓表V（量程為0-5V，內(nèi)阻約5kΩ）
B．電流表A1（量程為0-25mA，內(nèi)阻約0.2Ω）
C．電流表A2（量程為0一0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）
D．滑動變阻器R1（0一10Ω，額定電流1.5A）；
E．滑動變阻器R2（0一1000Ω，額定電流0.5A）
F．定值電阻R0（R0=1000Ω）
G．直流電源（電動勢6V，內(nèi)阻忽略不計）
H．電鍵一個、導(dǎo)線若干
（1）該同學(xué)選擇了適當(dāng)?shù)钠鞑慕M成描繪伏安特性曲線的電路，得到熱敏電阻電壓和電流的7組數(shù)據(jù)（如下表），請你在方格紙上作出熱敏電阻的伏安特性曲線．
（2）由此曲線可知，該熱敏電阻的阻值隨電壓的增大而
減小
減小
（選填“增大”或“減小”）．該同學(xué)選擇的電流表是
B
B
（選填“B”或“C”），選擇的滑動變阻器是
D
D
（選填“D”或“E”）
（3）請在方框中畫出該同學(xué)完成此實驗的電路圖（熱敏電阻符號為≠）
電壓U（V） 0.0 1.0 2.0 2.4 3.0 3.6 4.0
電流I（mA） 0.0 1.6 5.8 8.0 11.8 16.0 20.0

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案