15．如圖，在豎直向下的勻強磁場中，金屬框架ABCD固定在水平內(nèi)，AB與CD平行且足夠長，∠BCD為銳角．光滑導體棒MN垂直于CD放置在框架上，在外力作用下沿框架勻速向右滑動，且始終與框架接觸良好．已知框架的BC部分以及MN的電阻均與長度成正比，其余部分電阻不計，以MN經(jīng)過C點為t=0時刻，I表示電路中的電流，q表示經(jīng)過C處截面的電量，F(xiàn)表示作用在MN上的外力，P表示電路的電功率．則下列圖象可能正確的是（　　）
A．B．C．D．

分析 設(shè)∠BCD為α，先表示出導體棒位移x小于BCcosα過程的電阻、切割電動勢，求解出感應(yīng)電流的表達式，得到電荷量q、安培力、電功率表達式，再分析其圖象情況．

解答 解：A、設(shè)∠BCD為α，當導體棒切割長度未到達最大值時，電阻：R=k（xtanα+$\frac{x}{cosα}$） （其中k為常數(shù)），
切割電動勢：E=B（xtanα）v，
故電流：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{B（xtanα）v}{{k（xtanα+\frac{x}{cosα}）}}=\frac{Btanαv}{{k（tanα+\frac{1}{cosα}）}}$（為定值）；
當切割電動勢恒定后，回路的電阻也不再增加，故電流依然保持不變，故A錯誤；
B、由于電流I為恒定電流，故電荷量q=It，故q-t圖象是經(jīng)過坐標原點的直線，故B正確；
C、拉力F與安培力平衡，根據(jù)公式FA=BIL，其中L=x•tanα=vt•tanα，由于切割長度先是先均勻增加后保持不變，故拉力F也是先均勻增加后保持不變，故C正確；
D、由于導體棒做勻速直線運動，故拉力的功率等于回路的電功率，根據(jù)P=Fv，P-t圖象與v-t圖象的形狀相同，故D錯誤；
故選：BC

點評 本題是滑軌問題，關(guān)鍵是先推導出電流的表達式，得到電流為恒定電流，再結(jié)合安培力公式和功能關(guān)系列式分析，不難．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

15．如圖1所示的是研究運動的合成與分解的實驗裝置，長約 1.5m可密封的玻璃管內(nèi)徑均勻，里面充滿水，在水中放置一個紅色的蠟塊，仔細調(diào)整蠟塊的大小，使蠟塊與管內(nèi)壁間的間隙大小合適，當玻璃管相對于地面靜止豎直放置時，紅蠟塊可以沿管勻速上升．實驗時，保持管的底端在同一水平面，管子始終保持豎直．當蠟塊開始向上勻速運動時，使管子整體沿水平方向運動，每隔2s 記錄下蠟塊所在的位置（選地面為參考系），如圖2所示．
則由圖中所記錄的數(shù)據(jù)，可以得到：
（1）選地面為參考系，蠟塊做勻速直線 運動；
（2）蠟塊沿管子向上運動的速度是0.15m/s；
（3）蠟塊合速度大小為0.25m/s．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

16．研究表明，普通人的膝關(guān)節(jié)最多能承受體重的4倍，超過就會對膝關(guān)節(jié)造成嚴重的損傷，某同學從20cm高的臺階上自由落到水泥硬地面上，取g=10m/s2，請你通過計算，探究下列兩個問題，以增強自已在生活中的安全意識：
（1）若該同學以絕對直立而僵硬的姿勢自由落到地面，與地面的作用時間為0.01s后速度減為零，求地面對身體的平均撞擊力是體重的多少倍？
（2）若該同學自由落到地面時屈膝彎腰，使重心降低50cm后速度減為零，求地面對人體的平均撞擊力是體重的多少倍？

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．如圖所示裝置，兩傾斜放置彼此平行的光滑金屬導軌，與水平方向成α角，置于方向豎直向上的勻強磁場中，現(xiàn)將電阻為R的金屬桿橫跨在導體桿上正好處于靜止狀態(tài)，為使金屬桿能向下滑動，可行的辦法是（　　）
A．使可變電阻R3的滑動觸頭向右滑動B．使可變電阻R3的滑動觸頭向左滑動
C．增大磁場的磁感強度D．減小磁場的磁感強度

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．如圖所示，在絕緣斜面上固定一個U形金屬架，斜面上固定四根光滑的小圓柱，小圓柱與斜面垂直，小圓柱之間放有一根金屬棒，棒兩側(cè)的小圓柱間的間隙略大于金屬棒的直徑，金屬棒兩端與U型框架接觸良好，并與U型框架的上面部分恰好構(gòu)成一個正方形，正方形的邊長為1m，電阻R=4Ω，其余部分電阻不計．金屬棒的質(zhì)量為0.6kg，空間存在垂直于斜面向上的磁場，磁感應(yīng)強度B的隨時間變化的規(guī)律為：B=1+2t（T），斜面傾角為30°，g取10m/s2，則（　�。�
A．導體棒中的電流方向始終為從N到M
B．導體棒對斜面的壓力逐漸增大
C．t=2s時，導體棒對兩邊小圓柱恰好無壓力
D．從t=0到導體棒對兩邊小圓柱恰好無壓力的過程中，通過電阻R的電荷量為1.25C

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

20．如圖所示，兩根足夠長的光滑平行直導軌（電阻不計）構(gòu)成的平面與水平面成37°角，間距L=1m，導軌平面處在垂直平面向上的勻強磁場中，導軌上端接有圖示電路，其中R1=4Ω，R2=10Ω．將一直導體棒垂直放置在導軌上，將單刀雙擲開關(guān)置于a處，導體棒由靜止釋放，導體棒達到穩(wěn)定狀態(tài)時，電流表示數(shù)I1=2.0A；將單刀雙擲開關(guān)置于b處，導體棒仍由靜止釋放，當導體棒下滑的距離x=2.06m時導體棒的速度又達到之前穩(wěn)定狀態(tài)時的速度，此時電流表示數(shù)I2=1.0A，且該過程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=4.36J，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6．
（1）求導體棒第一次達到穩(wěn)定狀態(tài)時電路中的感應(yīng)電動勢和導體棒接入電路部分的電阻；
（2）求單刀雙擲開關(guān)置于a處時，導體棒達到穩(wěn)定狀態(tài)時的速度大小．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

7．如圖所示，在第一象限有一邊長為L的等邊三角形勻強磁場區(qū)域．在第二象限有一平行于y軸的長為L的導體棒沿x軸正方向以速度v勻速通過磁場區(qū)域．下列關(guān)于導體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E隨x變化的圖象正確的是（　　）
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

4．如圖（甲）所示，平行光滑金屬導軌水平放置，兩軌相距L=0.4m，導軌一端與阻值R=0.3Ω的電阻相連，導軌電阻不計，導軌x＞0一側(cè)存在沿x方向均勻增大的恒定磁場，其方向與導軌平面垂直向下，磁感應(yīng)強度B隨位置x變化如圖（乙）所示，一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=0.1Ω的金屬棒置于導軌上，并與導軌垂直，棒在外力F作用下從x=0處以初速度v0=2m/s沿導軌向右變速運動，且金屬棒在運動過程中受到的安培力大小不變．下列說法中正確的是（　�。�
A．金屬棒向右做勻速直線運動
B．金屬棒在x=1m處的速度大小為0.5m/s
C．金屬棒從x=0運動到x=1m過程中，外力F所做的功為-0.175J
D．金屬棒從x=0運動到x=2m過程中，流過金屬棒的電量為5C

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

5．如圖所示，線圈L的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽略不計，L1、L2是兩個完全相同的小燈泡，開關(guān)S閉合和斷開的過程中，燈L1、L2的亮度變化情況是（燈絲不會斷）（　�。�
A．S閉合，L1亮度不變，L2很亮；S斷開，L1、L2立即熄滅
B．S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開，L2立即熄滅，L1逐漸變暗
C．S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮；S斷開，L2立即熄滅，L1亮一下再熄滅
D．S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變；S斷開，L2立即熄滅，L1亮一下再熄滅

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