如圖（1）所示，
兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為0.8m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面斜向上，長(zhǎng)為1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為0.1kg、與導(dǎo)軌接觸端間電阻為1Ω．兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，電路中R2為一電阻箱．已知燈泡的電阻RL=4Ω，定值電阻R1=2Ω，調(diào)節(jié)電阻箱使R2=12Ω，重力加速度g=10m/s2．將電鍵S打開，金屬棒由靜止釋放，1s后閉合電鍵，如圖（2）所示為金屬棒的速度隨時(shí)間變化的圖象．求：
（1）斜面傾角α及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（2）若金屬棒下滑距離為60m時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始下滑100m的過程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱；
（3）改變電阻箱R2的值，當(dāng)R2為何值時(shí)，金屬棒勻速下滑時(shí)R2消耗的功率最大；消耗的最大功率為多少？
精英家教網(wǎng)
分析：（1）電鍵S打開，ab棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度圖象求出加速度，由牛頓第二定律求解斜面的傾角α．開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由F安=BIL，I=
BLvm
R總
得到安培力表達(dá)式，由重力的分力mgsinα=F安，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B．
（2）金屬棒由靜止開始下滑100m的過程中，重力勢(shì)能減小mgSsinα，轉(zhuǎn)化為金屬棒的動(dòng)能和整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱，由能量守恒求解電熱．
（3）改變電阻箱R2的值后，由金屬棒ab勻速運(yùn)動(dòng)，得到干路中電流表達(dá)式，推導(dǎo)出R2消耗的功率與R2的關(guān)系式，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求解R2消耗的最大功率．
解答：解：（1）電鍵S打開，從圖上得：a=gsinα=
△v
△t
=5m/s2
得 sinα=
1
2
，則得α=30°
金屬棒勻速下滑時(shí)速度最大，此時(shí)棒所受的安培力F安=BIL，
又 I=
BLvm
R總
，R總=Rab+R1+
R2RL
R2+RL
=(1+2+
4×12
4+12
)Ω=6Ω，
從圖上得：vm=18.75m/s，
由平衡條件得：mgsinα=F安，所以mgsinα=
B2L2vm
R總

得：B=
mgsinα?R總
Vm?L2
=
0.1×10×
1
2
×6
18.75×0.82
T=0.5T；         
（2）由動(dòng)能定理：mg?S?sinα-Q=
1
2
mvm2-0
得  Q=mg?S?sinα-
1
2
mvm2=32.42J；                            
（3）改變電阻箱R2的值后，金屬棒勻速下滑時(shí)的速度為vm′，則有
mgsinα=BI總L，R并′=
R2RL
R2+RL
=(
4R2
4+R2
)Ω，
R2消耗的功率：P2=
U
2
并
R2
=
(I總R并′)2
R2
=
(
mgsinα
BL
?R并′)2
R2
=(
mgsinα
BL
)2?
(
4R2
4+R2
)2
R2

=(
mgsinα
BL
)2×
16R2
16+8R2+R22
=(
mgsinα
BL
)2×
16
16
R2
+8+R2

當(dāng)R2=4Ω時(shí)，R2消耗的功率最大：
P2m=(
mgsinα
BL
)2×
16
16
R2
+8+R2
=
25
16
W=1.5625W．              
答：
（1）斜面傾角α是30°，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是0.5T；
（2）若金屬棒下滑距離為60m時(shí)速度恰達(dá)到最大，金屬棒由靜止開始下滑100m的過程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱是32.42J；
（3）改變電阻箱R2的值，當(dāng)R2為4Ω時(shí)，金屬棒勻速下滑時(shí)R2消耗的功率最大，消耗的最大功率為1.5625W．
點(diǎn)評(píng)：本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，由速度圖象求得加速度，推導(dǎo)安培力與速度的表達(dá)式是關(guān)鍵步驟，難點(diǎn)是運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析R2消耗的功率何時(shí)最大．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)（1）下列說法正確的是
 

A．繼續(xù)給打足氣的籃球打氣是很困難的，這是因?yàn)榇藭r(shí)氣體分子之間存在著斥力的緣故
B．甲、乙兩系統(tǒng)有微觀態(tài)分別為N個(gè)和2N個(gè)，那么自發(fā)進(jìn)行方向是甲→乙
C．熱量不能從低溫的物體自發(fā)地傳到高溫的物體
D．能量守恒定律是自然界普遍規(guī)律，節(jié)能只是為“減排”和節(jié)約開支而言
（2）夏日里池塘底部經(jīng)常會(huì)冒出氣泡．若視氣泡內(nèi)的氣體為一定質(zhì)量的理想氣體，在氣泡緩慢上升過程中若溫度保持不變，則
 

A．體積增大，吸收熱量    B．體積減小，放出熱量
C．體積增大，壓強(qiáng)增大    D．氣體對(duì)外做功，內(nèi)能不變
（3）如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)氣體的體積為V1、溫度為T1．現(xiàn)對(duì)汽缸緩緩加熱，使汽缸內(nèi)的空氣溫度從T1升高到T2．已知外界大氣壓強(qiáng)恒為P0．不計(jì)活塞與氣缸之間的摩擦．此過程中被封閉氣體的體積是否發(fā)生變化？說說你的理由．若發(fā)生變化，則變化了多少？

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科目：高中物理 來源：物理教研室 題型：013

如圖所示，兩塊相同的玻璃三棱鏡ABC，兩者的AC面是互相平行放置的，在它們之間是均勻的未知介質(zhì)一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射，在圖中的出射光線中 (　)

A．1、2、3(彼此平行)中的任何一條都有可能

B．4、5、6(彼此平行)中的任何一條都有可能

C．7、8、9(彼此平行)中的任何一條都有可能

D．只能足4.6中的某一條

 

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科目：高中物理 來源： 題型：013

如圖所示，兩塊相同的玻璃三棱鏡ABC，兩者的AC面是互相平行放置的，在它們之間是均勻的未知介質(zhì)一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射，在圖中的出射光線中 (　)

A．1、2、3(彼此平行)中的任何一條都有可能

B．4、5、6(彼此平行)中的任何一條都有可能

C．7、8、9(彼此平行)中的任何一條都有可能

D．只能足4.6中的某一條

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013河南三市聯(lián)考）某實(shí)驗(yàn)小組利用電流表和電阻箱測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻^

(1) 請(qǐng)?jiān)谔摼�框中畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖。

(2) 實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：

①檢查并調(diào)節(jié)電流表指針指零，將開關(guān)S斷開，按 照電路圖連線。

②調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值至________。

③將開關(guān)S閉合，逐漸調(diào)節(jié)只使電流表指針有足 夠的偏轉(zhuǎn)，記下此時(shí)的電阻箱的阻值和電流表的示數(shù)。

④改變及的阻值，測(cè)出幾組I隨R變化的數(shù)據(jù)，作出R—1/I的圖線如圖所示。

（3）由作出R—1/I的圖線可求得電動(dòng)勢(shì)E=________V，內(nèi)阻r=________Ω. (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示,光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1,和m2的小球1和2,它們?cè)谝粭l與右側(cè)豎直墻壁垂直的直線上前后放置.設(shè)開始時(shí)球2靜止,球1以速度v0對(duì)準(zhǔn)球2運(yùn)動(dòng),不計(jì)各種摩擦,所有碰撞都足彈性的,如果要求兩球只發(fā)生兩次碰撞,試確定m1/m2比值的范圍.

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同步練習(xí)冊(cè)答案