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11.如圖所示,水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導軌,軌距為50cm,金屬裸線ab質(zhì)量為0.1kg,電阻為0.2Ω,橫放在導軌上,電阻R的電阻值是0.8Ω(導軌其余部分電阻不計),現(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強度為0.2T的勻強磁場,用水平恒力F=0.1N拉動ab使其始終垂直于導軌向右勻速移動時,問:
(1)ab的速度為多少?
(2)整個電路消耗的電功率是多少?
(3)如突然撤去外力F,則在此后的時間中,電阻R上還能產(chǎn)生多少焦耳熱量?

分析 (1)根據(jù)平衡,結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式、安培力公式、歐姆定律求出ab的速度.
(2)根據(jù)能量守恒,抓住外力F的功率等于整個電路消耗的功率進行求解.
(3)根據(jù)能量守恒求出撤去外力F后整個回路產(chǎn)生的熱量,從而得出電阻R上產(chǎn)生的熱量.

解答 解:(1)金屬棒勻速移動,根據(jù)平衡有:F=BIL,
I=BLvR+r,
即F=B2L2vR+r
解得ab的速度為:
v=FR+rB2L2=0.1×10.04×0.25m/s=10m/s
(2)根據(jù)能量守恒得,外力F的功率等于整個電路消耗的電功率,則有:P=Fv,
解得:P=0.1×10W=1W.
(3)撤去F后,根據(jù)能量守恒得,整個回路產(chǎn)生的熱量為:Q=12mv2=12×0.1×100J=5J,
則電阻R上產(chǎn)生的熱量為:QR=RR+rQ=0.80.8+0.2×5J=4J
答:(1)ab的速度為10m/s;
(2)整個電路消耗的電功率是1W;
(3)如突然撤去外力F,則在此后的時間中,電阻R上還能產(chǎn)生4J焦耳熱量.

點評 本題考查了電磁感應(yīng)與力學和能量的綜合,掌握安培力的經(jīng)驗表達式F=B2L2vR+r,并能靈活運用,對于第二問,也可以求出感應(yīng)電流,通過P=EI求解.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,固定金屬桿和外電路接通(圖中未畫出),通有M至N的電流.金屬桿橫橫截面積為S、接入電路部分長為l,單位體積內(nèi)有n個自由電子,電子電量為e.設(shè)自由電子定向移動的速率均為v,則下列說法正確的是( �。�
A.金屬桿內(nèi)自由電子個數(shù)為nSl
B.金屬桿中自由電子運動方向為M至N
C.金屬桿所受所安培力的大小可表示為F=neBv
D.金屬桿中電流強度為I=nevl

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.關(guān)于電場強度的下列說法中不正確的是( �。�
A.電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在電場中所受的電場力的大小
B.在電場中某點不放電荷,則該點的電場強度一定為零
C.正電荷在電場中某點所受電場力的方向就是這點電場強度的方向
D.負電荷在電場中某點所受電場力的方向就是這點電場強度的反方向

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.“物理”二字最早出現(xiàn)在中文中,是取“格物致理”四字的簡稱,即考察事物的形態(tài)和變化,總結(jié)研究它們規(guī)律的意思.下列四個實驗中,哪個實驗的物理思想與其他幾個不同( �。�
A.
顯示桌面受力
B.
研究影響電荷間相互作用力的因素
C.
測定萬有引力常數(shù)
D.
螺旋測微器

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

6.如圖所示,長為L,質(zhì)量為40kg的小船停在靜水中,一個質(zhì)量為60kg的人站在船頭,若不計水的阻力,當人從船頭走到船尾的過程中人的位移s1=6m.求:
(1)船長L;
(2)船的位移s2

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是(  )
A.大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動性,個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性
B.光在傳播時是波,而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子
C.光在傳播時粒子性顯著,而與物質(zhì)相互作用時波動性顯著
D.高頻光是粒子,低頻光是波

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.20世紀80年代,高溫超導的研究取得重大突破,為超導的實際應(yīng)用開辟了道路.如圖為超導磁懸浮,圖中上面是用超強永磁體制成的圓片,下面是燒制的高溫超導體,整個裝置處于靜止狀態(tài).則下列說法中正確的是( �。�
A.圓片與高溫超導體沒有直接接觸,故圓片與高溫超導體之間沒有相互作用力
B.超導體對地面的壓力大小等于超導體的重力
C.將圓片由更高位置由靜止釋放,下落至圖中位置時速度最大
D.若圓片的磁性突然減弱,圓片將向下做勻加速運動

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

20.如圖所示:某同學對雙縫干涉實驗裝置(圖1)進行調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)象:
(1)圖2甲、圖2乙是光的條紋形狀示意圖,其中干涉圖樣是A(填字母).

(2)下述現(xiàn)象中能夠觀察到的是:AC
A.將濾光片由藍色的換成紅色的,干涉條紋間距變寬
B.將單縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間距變寬
C.換一個兩縫之間距離較大的雙縫,干涉條紋間距變窄
D.去掉濾光片后,干涉現(xiàn)象消失
(3)如果測得第一條亮條紋中心與第六條亮條紋中心間距是11.550mm,求得這種色光的波長為6.6×10-7m.(已知雙縫間距d=0.2mm,雙縫到屏的距離L=700mm)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.關(guān)于運動的合成與分解,下列說法不正確的是( �。�
A.合運動與分運動具有等時性
B.只有曲線運動才能合成和分解
C.運動合成與分解的依據(jù)是合運動和分運動具有等效性
D.運動合成與分解的本質(zhì)是對描述物體運動的物理量進行矢量的合成和分解

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