2．圖，兩根足夠長滑動摩擦因數(shù)為μ的金屬導軌MN、M′N′與水平面成θ角，導軌間距為L，導軌上端接有阻值為R的電阻．質(zhì)量為m、長度也為L、阻值也為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，且與導軌保持良好接觸，其他電阻不計．導軌處于方向垂直斜面向外的勻強磁場中，現(xiàn)將ab棒由靜止釋放，在重力作用下沿導軌向下運動，已知金屬棒ab在到達最大速度時電阻R的電功率為P，求：金屬棒ab在運動過程中的最大速度．

分析 根據(jù)法拉第電磁感應定律求解感應電動勢，再根據(jù)電功率的計算公式求解最大速度．

解答 解：金屬棒ab在到達最大速度時電阻R的電功率為P，由于金屬棒的電阻也為R，所以電路總的電功率為2P；
根據(jù)法拉第電磁感應定律可得E=BLvm，
根據(jù)電功率的計算公式可得2P=$\frac{{E}^{2}}{2R}$=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{m}^{2}}{2R}$，
解得：vm=$\frac{2}{BL}\sqrt{PR}$．
答：金屬棒ab在運動過程中的最大速度為$\frac{2}{BL}\sqrt{PR}$．

點評 解答本題要知道，克服安培力的做功功率等于電路中消耗的電功率，注意本題中的能量轉(zhuǎn)化問題．

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．風能作為一種清潔的可再生能源，正逐步被推廣使用．如圖是位于杭州灣跨海大橋北岸的海鹽風力發(fā)電場內(nèi)的一臺發(fā)電機，在風力推動下，風葉帶動發(fā)電機發(fā)電，a、b為同一個葉片上的兩點，則a點（　�。�
A．線速度等于b點的線速度B．角速度小于b點的角速度
C．周期大于b點的周期D．向心加速度小于b點的向心加速度

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．如圖所示，在直角三角形abc區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B，∠a=60°，∠b=90°，邊長ab=L．一個粒子源在b點將質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負電粒子以大小和方向不同的速度射入磁場，在磁場中運動時間最長的粒子中，速度的最大值是（　�。�
A．$\frac{qBL}{3m}$B．$\frac{\sqrt{3}qBL}{3m}$C．$\frac{\sqrt{3}qBL}{2m}$D．$\frac{qBL}{2m}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

10．如圖甲所示，Q1、Q2為兩個固定點電荷，其中Q1帶正電，兩電荷連線的延長線上有a、b兩點，一帶正電的試探電荷，只在靜電力作用下以一定的初速度沿直線從b開始經(jīng)a點向遠處運動，其速度-時間圖象如圖乙所示，va和vb分別為試探電荷經(jīng)過ab兩點時的速度，下列說法正確的是（　�。�
A．Q2帶正電
B．|Q1|＜|Q2|
C．試探電荷從b點到a點的過程中電勢能增大
D．試探電荷離開a點后所受靜電力一直增大

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

17．如圖所示，平行金屬導軌與水平面成θ角，導軌與固定電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面．有一導體棒ab，質(zhì)量為m，導體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導體棒ab沿導軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到安培力的大小為F，此時（　�。�
A．電阻R1消耗的熱功率為$\frac{1}{3}$Fv
B．電阻R2消耗的熱功率為 $\frac{1}{3}$Fv
C．整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcosθ
D．整個裝置消耗的機械功率為Fv

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

7．如圖所示，可看作質(zhì)點的物體從光滑斜面的頂端a以某初速度水平拋出，落在斜面底端b，運動時間為t，合外力做功為W1，合外力的沖量大小為I1，若物體從a點由靜止釋放，沿斜面下滑，物體經(jīng)過時間2t到達b，合外力做功為W2，合外力的沖量大小為I2，不計空氣阻力，下列判斷正確的是（　　）
A．W1：W2=1：1
B．I1：I2=1：2
C．斜面與水平面的夾角為30°
D．物體水平拋出到達b點時速度方向與水平方向夾角為60°

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．如圖所示，粗細均勻的金屬圓環(huán)，放在圖示的勻強磁場中，磁感應強度為B，圓環(huán)直徑為l；長為l、電阻為$\frac{r}{2}$的金屬棒ab放在圓環(huán)上，以v0向左運動，當ab棒運動到圖示虛線位置時，金屬棒中產(chǎn)生的電動勢為（　�。�
A．0B．Blv0C．$\frac{Bl{v}_{0}}{2}$D．$\frac{Bl{v}_{0}}{3}$

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

11．一個正方形線圈abcd受到水平拉力F作用離開磁場，在此過程中線圈的v-t圖象如圖所示．已知線圈質(zhì)量m=1kg，總電阻R=2Ω，且各邊電阻相同，磁感應強度B=1T不計一切摩擦力．則下列說法正確的是（　　）
A．在線圈離開磁場的過程中，外力F大小保持不變
B．t=0時刻，外力F的大小為0.2 N
C．線圈穿過磁場過程中，通過線圈的電荷量為$\frac{{\sqrt{2}}}{2}$C
D．t=2.0s時，ab兩點之間的電勢差Uab=0.12V

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

12．某研究性小組利用速度傳感器研究質(zhì)量為5kg的物體由靜止開始做直線運動的規(guī)律，并在計算機上得到了前4s內(nèi)物體速度隨時間變化的關(guān)系圖象，如圖所示，則下列說法正確的是（　�。�
A．物體在第1s末離出發(fā)點最遠
B．物體所受外力在前4s內(nèi)做功為零
C．物體所受外力前1s內(nèi)做的功和后3s內(nèi)做的功相同
D．第1s內(nèi)物體所受外力做功的平均功率為7.5W

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