【題目】如圖所示，半徑為r、間距為L的兩根等高光滑的四分之一金屬圓弧軌道通過兩段較短的光滑絕緣材料與兩根足夠長且間距也為L的光滑金屬平行直導(dǎo)軌和相連（即金屬圓弧軌道與、絕緣連接不導(dǎo)電），在軌道頂端連接一阻值為R的電阻，所有軌道電阻不計(jì)，整個(gè)導(dǎo)軌所處空間有兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場，相距一段距離不重疊，磁場I左邊界在圓弧軌道的最左端，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上；磁場II的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向豎直向下，現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒a從軌道最高點(diǎn)MN開始，在有拉力作用情況下以速率沿四分之一金屬圓弧軌道作勻速圓周運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)PQ處，到達(dá)PQ處立即撤去拉力然后滑過光滑絕緣部分進(jìn)入水平金屬軌道，另有一根與a完全相同的金屬棒b置于磁場II中的ef處，設(shè)兩金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度為g，求：

（1）在金屬棒a沿四分之一金屬圓弧軌道運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻R的電荷量；

（2）在金屬棒a沿四分之一金屬圓弧軌道運(yùn)動(dòng)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量及拉力做的功；

（3）設(shè)兩磁場區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場I內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中，金屬棒b中產(chǎn)生焦耳熱的最大值。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】（1）根據(jù)題意可知

（2）在t時(shí)刻有：

此為正弦式交變電流，故，

解得，

對導(dǎo)體棒，由動(dòng)能定理，又，

（3）當(dāng)金屬棒a進(jìn)入磁場I時(shí)，向右做減速運(yùn)動(dòng)，b向左加速運(yùn)動(dòng)，二者產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢相反，當(dāng)時(shí)，回路電流為零，二者均勻速，此時(shí)b中焦耳熱最大。

對a，用動(dòng)量定理：；對b，用動(dòng)量定理

解得，

，故

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，重型自卸車?yán)靡簤貉b置使車廂緩慢傾斜到一定角度，車廂上的石塊就會自動(dòng)滑下，以下說法正確的是（ ）

A. 在石塊下滑前后自卸車與石塊整體的重心位置不變

B. 自卸車車廂傾角變大，車廂與石塊間的摩擦力減小

C. 自卸車車廂傾角變大，車廂與石塊間的正壓力減小

D. 石塊開始下滑時(shí)，受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】無限長通電直導(dǎo)線在周圍某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流成正比，與導(dǎo)線到這一點(diǎn)的距離成反比，即B=（式中k為常數(shù)）．如圖所示，兩根相距L的無限長直導(dǎo)線分別通有電流I和3I．在兩根導(dǎo)線的連線上有a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)為兩根直導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，b點(diǎn)距電流為I的導(dǎo)線的距離為L．下列說法正確的是（ ）

A. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同

B. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反

C. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為8：1

D. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為16：1

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，一位同學(xué)利用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球從A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H(Hd)，光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過光電門的時(shí)間為t，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g.則：

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑d=________ mm.

（2）小球經(jīng)過光電門B時(shí)的速度表達(dá)式為________．

（3）多次改變高度H，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出隨H的變化圖象如圖丙所示，當(dāng)圖中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足表達(dá)式________時(shí)，可判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒．

(4)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能減少量ΔEp，增加下落高度后，則ΔEp－ΔEk將________(填“增大”、“減小”或“不變”)．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，abc為半徑為r的半圓，圓心為O，cde為半徑為2r的圓弧，兩圓孤相切于c點(diǎn)，空間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。帶電微粒1、2分別由a、e兩點(diǎn)同時(shí)開始沿圓弧運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t1在c點(diǎn)相碰，碰撞時(shí)間很短，碰后結(jié)合成個(gè)微粒3，微粒3經(jīng)時(shí)間t2第一次到達(dá)O點(diǎn)。不計(jì)微粒的重力和微粒間的相互作用，則（　�。�

A. 微粒1帶正電

B. 微粒3可能沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)

C. 微粒1和2的電荷量之比為q1：q2=3：1

D. t1：t2=2：5

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，現(xiàn)將鋅板和銅針分別接在高壓直流電源兩端，鋅板和銅針間產(chǎn)生如圖所示的電場。用弧光燈照射鋅板，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下列說法正確的是

A. 銅針應(yīng)接電源負(fù)極，鋅板應(yīng)接電源正極

B. 若換用波長更短的光照射鋅板，電流表指針可能不偏轉(zhuǎn)

C. 若增加弧光燈的光照強(qiáng)度，則電流表指針偏轉(zhuǎn)角度增大

D. 光電子從位置a運(yùn)動(dòng)至位置b的過程，電勢能增加

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一列簡諧橫波在x軸上傳播,平衡位置位于x=0處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象如圖甲所示,平衡位置位于x=2m處質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象如圖乙所示,波長大于2m.下列說法正確的是__________

A. 該波的周期一定是12s

B. 若該波沿x軸正向傳播，則波長為12m

C. 若該波x軸負(fù)向傳播,則波長為m

D. 該波的傳播速度可能是1m/s

E.若該波沿x軸負(fù)方向傳播，則由Q傳到P的時(shí)間為9s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在長為L=57cm的一端封閉、另一端開口向上的豎直玻璃管內(nèi)，用4cm高的水銀柱封閉著51cm長的理想氣體，管內(nèi)外氣體的溫度均為33℃ ，大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg．

①若緩慢對玻璃管加熱，當(dāng)水銀柱上表面與管口剛好相平時(shí)，求管中氣體的溫度；

②若保持管內(nèi)溫度始終為33℃，現(xiàn)將水銀緩慢注入管中，直到水銀柱上表面與管口相平，求此時(shí)管中氣體的壓強(qiáng)。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，某同學(xué)想利用滑塊在傾斜氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①將長為L、原來已調(diào)至水平的氣墊導(dǎo)軌的左端墊高H，在導(dǎo)軌上靠右側(cè)P點(diǎn)處安裝一個(gè)光電門

②用20分度的游標(biāo)卡尺測量滑塊上遮光條的寬度d

③接通氣源及光電計(jì)時(shí)器，將滑塊從導(dǎo)軌靠近左端某處自由釋放。測得滑塊通過光電門時(shí)遮光時(shí)間為Δt。

閱讀上面的實(shí)驗(yàn)步驟回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)中已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g，除上述步驟中測量的物理量之外，還需測量的物理量是________。

A．滑塊的質(zhì)量M

B．氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度θ

C．滑塊釋放處遮光條到光電門的距離x

D．滑塊從開始運(yùn)動(dòng)至到達(dá)光電門所用的時(shí)間t

(2)請用題中所給的物理量及第(1)問中所選的物理量寫出本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式__________。

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