(2011?淮安模擬)如圖所示,兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上,相距為L,處于豎直方向的磁場中,整個磁場由若干個寬度皆為d的條形勻強磁場區(qū)域1、2、3、4…組成,磁感應(yīng)強度B1、B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=B.導(dǎo)軌左端MP間接一電阻R,質(zhì)量為m、電阻為r的細導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,不計導(dǎo)軌的電阻.現(xiàn)對棒ab施加水平向右的拉力,使其從區(qū)域1磁場左邊界位置開始以速度v0向右作勻速直線運動并穿越n個磁場區(qū)域.
(1)求棒ab穿越區(qū)域1磁場的過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(2)求棒ab穿越n個磁場區(qū)域的過程中拉力對棒ab所做的功W;
(3)規(guī)定棒中從a到b的電流方向為正,畫出上述過程中通過棒ab的電流I隨時間t變化的圖象;
(4)求棒ab穿越n個磁場區(qū)域的過程中通過電阻R的凈電荷量q.
分析:導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,閉合回路中有感應(yīng)電流,因此由焦耳定律可求出電阻產(chǎn)生的熱量.由安培力公式可得知拉力大小,從而算出拉力做的功.由于磁場方向在變化,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向也在變,因此根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律去算出電動勢大小,再得出電流大。ㄟ^電阻的電量則由平均電流與時間的關(guān)系得出磁通量與電阻的比值.
解答:解:(1)棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv0
通過棒的感應(yīng)電流I=
E
R+r

電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q=(
E
R+r
)2
d
v0
=
B2L2v0Rd
(R+r)2

(2)拉力對棒ab所做的功W=
E2
R+r
×
d
v0
×n=
nB2L2v0d
R+r

(3)如圖所示                               
(4)若n為奇數(shù),通過電阻R的凈電荷量q=
Φ1
R+r
=
BLd
R+r

若n為偶數(shù),通過電阻R的凈電荷量q=
Φ2
R+r
=0
點評:(2)問中功W也可用功的定義式求解;(3)問中的圖象面積求出;(4)問中的電荷量也可用.
練習(xí)冊系列答案
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(2011?淮安模擬)如圖所示,A1D是水平面,AC是傾角為45°的斜面,小物塊從A點由靜止釋放沿ACD滑動,到達D點時速度剛好為零.將上述過程改作平拋運動,小明作了以下三次嘗試,物塊最終也能到達D點:第一次從A點以水平初速度v1向右拋出物塊,其落點為斜面AC的中點B;第二次從A點以水平初速度v2向右拋出物塊,其落點為斜面的底端C;第三次從A點以水平初速度v3向右拋出物塊,其落點剛好為水平面上的D點.已知∠AA1C=90°,長度A1C=CD,物塊與斜面、水平面之間的動摩擦因數(shù)均相同,不計物塊經(jīng)C點的機械能損失.
(1)求物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)求初速度之比v1:v2:v3
(3)試證明物塊落到B、C兩點前瞬時速度vB、vC大小滿足:vC=
2
vB

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(2011?淮安模擬)關(guān)于伽利略對物理問題的研究,下列說法中正確的是( 。

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(2011?淮安模擬)如圖所示,傾角為θ的斜面體放在水平地面上,質(zhì)量為m的木塊通過輕質(zhì)細線繞過斜面體頂端的定滑輪與質(zhì)量為M的鐵塊相連,整個裝置均處于靜止狀態(tài),已知mgsinθ>Mg.現(xiàn)將質(zhì)量為m0的磁鐵輕輕地吸放在鐵塊下端,鐵塊加速向下運動,斜面體仍保持靜止.不計滑輪摩擦及空氣阻力.則與放磁鐵前相比( 。

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(2011?淮安模擬)如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子以某一初速度(動能為Ek)從坐標原點O沿x軸正方向進入場區(qū),若場區(qū)僅存在平行于y軸向上的勻強電場時,質(zhì)子通過P(d,d)點時的動能為5Ek;若場區(qū)僅存在垂直于xoy平面的勻強磁場時,質(zhì)子也能通過P點.不計質(zhì)子的重力.設(shè)上述勻強電場的電場強度大小為E、勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,則下列說法中正確的是( 。

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(2011?淮安模擬)(選修模塊3-3)
封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)D,其體積V與熱力學(xué)溫度關(guān)T系如圖所示,該氣體的摩爾質(zhì)量為M,狀態(tài)A的體積為V0,溫度為T0,O、A、D三點在同一直線上,阿伏伽德羅常數(shù)為NA
(1)由狀態(tài)A變到狀態(tài)D過程中
AB
AB

A.氣體從外界吸收熱量,內(nèi)能增加
B.氣體體積增大,單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)減少
C.氣體溫度升高,每個氣體分子的動能都會增大
D.氣體的密度不變
(2)在上述過程中,氣體對外做功為5J,內(nèi)能增加9J,則氣體
吸收
吸收
(選“吸收”或“放出”)熱量
14
14
J.
(3)在狀態(tài)D,該氣體的密度為ρ,體積為2V0,則狀態(tài)D的溫度為多少?該氣體的分子數(shù)為多少?

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