【題目】如圖所示,固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L,左端接有阻值為R的電阻,處在方向豎直向下,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.質(zhì)量為m、電阻為 的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連,放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的電阻不計.初始時刻,彈簧恰處于自然長度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0 . 沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.求:

(1)求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力.
(2)若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時,彈簧的彈力勢能為EP , 則這一過程中安培力所做的功W1和整個回路的電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q分別為多少?
(3)從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1為多少?

【答案】
(1)解:初始時刻棒中感應(yīng)電動勢E=BLv0,棒中感應(yīng)電流I= = ,

作用于棒上的安培力F=BIL,

聯(lián)立解得F= ,

安培力方向:水平向左;

答:初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力為 ,方向水平向左;


(2)解:由功和能的關(guān)系,得安培力做功W1=EP ,

整個回路電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q= ﹣EP,

答:安培力所做的功為EP ,整個回路的電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q為 ﹣EP;


(3)解:棒最終靜止于初始位置,整個過程中產(chǎn)生的總熱量為Q= ,

根據(jù)串聯(lián)電路的特點可得電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1= =

答:從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為


【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢,根據(jù)閉合電路的歐姆定律計算感應(yīng)電流,再根據(jù)安培力計算公式求解.(2)由功和能的關(guān)系,得安培力做功和整個回路的電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q;(3)棒最終靜止于初始位置,根據(jù)能量關(guān)系求解整個過程中產(chǎn)生的總熱量,再求出電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.
【考點精析】本題主要考查了功能關(guān)系的相關(guān)知識點,需要掌握當(dāng)只有重力(或彈簧彈力)做功時,物體的機械能守恒;重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少:W G =E p1 -E p2;合外力對物體所做的功等于物體動能的變化:W =E k2 -E k1 (動能定理);除了重力(或彈簧彈力)之外的力對物體所做的功等于物體機械能的變化:W F =E 2 -E 1才能正確解答此題.

練習(xí)冊系列答案
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【題目】半徑R=1m的水平圓盤繞過圓心O的豎直軸勻速運動,A為圓盤邊緣上一點.在O點的正上方將一個可視為質(zhì)點的小球以初速度v0=2m/s水平拋出時,半徑OA方向恰好與v0的方向相同,如圖所示,若小球與圓盤只碰一次,且落在A點,則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度可能是( )

A.2πrad/s
B.4πrad/s
C.6πrad/s
D.8πrad/s

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【題目】從地面上以初速度v0豎直上拋一質(zhì)量為m的小球,若運動過程中受到的空氣阻力與其速率成正比,球運動的速率隨時間變化的規(guī)律如圖所示,t1時刻到達最高點,再落回地面,落地速率為v1 , 且落地前小球已經(jīng)做勻速運動,則在整個運動過程中,下列說法中不正確的是( )

A.小球下降過程中的平均速度大于
B.小球的加速度在上升過程中逐漸減小,在下降過程中也逐漸減小
C.小球拋出瞬間的加速度大小為(1+ )g
D.小球被拋出時的加速度值最大,到達最高點的加速度值最小

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【題目】汽車以12m/s的速度行駛,關(guān)閉油門后以3m/s2的加速度勻減速前進,求:

(1)汽車在3秒末的速度;

(2)它在關(guān)閉油門后7秒內(nèi)的位移和平均速度.

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【題目】在一次治理超載和超限的執(zhí)法中,一輛執(zhí)勤的警車停在公路邊.當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以72km/h的速度勻速行駛的貨車嚴重超載時,決定前去追趕.經(jīng)過10s后警車發(fā)動起來,并以2.5m/s2的加速度做勻加速運動,但警車的行駛速度必須控制在90km/h以內(nèi).求:
(1)警車在追趕貨車的過程中,兩車間的最大距離是多少?
(2)警車發(fā)動后要多少時間才能追上貨車?

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【題目】從高度為125m的塔頂,先后落下a、b兩球,自由釋放這兩個球的時間差為1s,則以下判斷正確的是(g10m/s2,不計空氣阻力)

A. b球下落高度為20m時,a球的速度大小為20m/s

B. a球接觸地面瞬間,b球離地高度為45m

C. a球接觸地面之前,兩球的速度差增大

D. a球接觸地面之前,兩球離地的高度差增大

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【題目】如圖所示,物體A置于傾斜的傳送帶上,它能隨傳送帶一起向上或向下做勻速運動,下列關(guān)于物體A在上述兩種情況下的受力描述,正確的是( )

A. 物體A隨傳送帶一起向上運動時,A所受的摩擦力沿斜面向下

B. 物體A隨傳送帶一起向下運動時,A所受的摩擦力沿斜面向下

C. 物體A隨傳送帶一起向下運動時,A不受摩擦力作用

D. 無論物體A隨傳送帶一起向上還是向下運動,傳送帶對物體A的作用力均相同

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【題目】下列所給的圖象中能反映作直線運動物體不會回到初始位置的是( )
A.
B.
C.
D.

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A.轟炸機的飛行高度
B.炸彈投出時的動能
C.炸彈的飛行時間
D.轟炸機的飛行速度

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