题目内容
【题目】如图(a)，两根足够长不计电阻的平行光滑金属导轨固定在水平面上，间距L=1.0m，导轨左侧连接一阻值R1=6Ω的电阻，右侧连接另一阻值R2=3Ω的电阻。在导轨间CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场(俯视图)，点C、F间的距离d=0.5m，磁感应强度大小随时间变化的图象如图(b)，阻值r=3Ω的金属棒垂直于导轨放置在离R1较近的位置AB处。t=0时金属棒在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，在0～0.4s时间内R两端电压为U，在t=0.5s时金属棒进入磁场，且在磁场运动的过程中,R1两端电压仍为U。求：
(1)t=0.2s时整个回路的电动势；
(2)恒力F的大小；
(3)金属棒从AB运动到EF的过程中整个回路产生的热量.
【答案】（1）2.5V（2）1.0N （3）1.0J
【解析】
（1）在t=0.2s时，由法拉第电磁感应定律得
①
得E=2.5V ②
(2)在t=0～0.4s时间内，
与r并联，再与
串联
=5Ω ③
=1.0V ④
金属棒进入磁场后，r为电源内阻，外电阻为与并联，有
=0.5A ⑤
=1.0N
由于金属棒进入磁场后电压表示始终不变，所以金属棒作匀速运动，得
=1.0N ⑥
(3)金属棒在0～0.4s的运动时间内，有
J=0.5J ⑦
金属棒进入磁场后，整个回路的总电阻
=5Ω ⑧
=2.5V ⑨
得
=1.25m/s ⑩
=0.4s
=0.5J ⑾
=1.0J ⑿
【题目】图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置，某同学完成了一系列实验操作后，得到了如图乙所示的一条纸带。现选取纸带上某清晰的点标为0，然后每两个计时点取一个计数点，分别标记为1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出计数点l、2、3、4、5、6与0点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6。（重力加速度为g）
（1）已知打点计时器的打点周期为T，可求出打各个计数点时对应的速度分别为v1、v2、v3、v4、v5，其中v5的计算式v5＝_____。
（2）若重锤的质量为m，取打点0时重锤所在水平面为参考平面，分别算出打各个计数点时对应重锤的势能Epi和动能Eki，则打计数点3时对应重锤的势能Ep3＝_____ （用题中所给物理量的符号表示）；接着在E—h坐标系中描点作出如图丙所示的Ek－h和Ep－h图线，求得Ep－h图线斜率的绝对值为k1，Ek－h图线的斜率为k2，则在误差允许的范围内，k1_____k2（填“>”、“<”或“=”）时重锤的机械能守恒。
（3）关于上述实验，下列说法中正确的是_____
A．实验中可用干电池作为电源 |
B．为了减小阻力的影响，重锤的密度和质量应该适当大些 |
C．实验时应先释放纸带后接通电源 |
D．图丙Ek—h图线纵轴上的截距表示重锤经过参考平面时的动能 |
（4）无论如何改进实验方法和措施，总有重力势能的改变量大于动能的改变量，原因是：_____。