题目内容

如图12-62所示，两根足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨，固定在同一水平面上，匀强磁场垂直于导轨所在的平面.两根质量均为m且电阻不相同的金属杆甲和乙跨放在导轨上，两金属杆始终与导轨垂直.现在在金属杆甲上加一个与金属杆甲垂直且水平向右的恒力F，使金属杆甲从静止开始沿导轨向右滑动.与此同时，在金属杆乙上加上另外一个与金属杆乙垂直且水平向左的拉力，该拉力的功率恒为P，使金属杆乙也由静止开始沿导轨向左滑动.已知经过时间t，甲杆位移为s，两金属杆上产生的焦耳热之和为Q，此时两杆刚好都匀速运动，在该时刻立即撤去作用在乙上的拉力.试求在以后的过程中，甲、乙两杆组成的系统，最多还能产生多少焦耳热？

图12-62


解析:

在t时间内的过程中，设t秒末甲速度为v1，乙速度为v2．

有：Pt+Fs=Q++

因t秒末二者都匀速，甲、乙两杆所受的安培力都等于拉力，所以有：P=Fv2

以上联合解得：v2=

v1=

t时刻以后的过程中，甲、乙二者组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒．当二者速度大小方向都相同时，回路中电流为零，不再产生焦耳热，二者都做匀速直线运动，运动方向和v2相同，设共同速度为v，产生的焦耳热为Q′．由动量守恒得：mv2-mv1=2mv

由能的转化与守恒得

解得：v=

Q′=[Pt+Fs-Q+]．

练习册系列答案
相关题目
（2009?上海模拟）利用如图1所示的电路测定电源电动势和内电阻，提供的器材有：
A．干电池两节（每节电动势约1.5V，内阻未知）
B．直流电压表V1、V2（内阻很大）
C．直流电流表A（内阻可以忽略不计）
D．定值电阻R（阻值未知，但不小于5Ω）
E．滑动变阻器      F．导线和开关
（1）甲同学利用该电路完成实验时，由于某根导线发生断路故障，因此只记录到了一个电压表和电流表的示数，如下表所示：
U/V 2.62 2.48 2.34 2.20 2.06 1.92
I/A 0.08 0.12 0.19 0.20 0.24 0.28
试利用表格中的数据在所给的坐标图中作出U-I图，由图象2可知，该同学测得两节干电池总的电动势为
2.90
2.90
V，总内阻为
3.50
3.50
Ω．由计算得到的数据可以判断能够正确读数的电压表应该为表
V1
V1
（填“V1”或“V2”）
（2）乙同学在找出断路的导线并调换好的导线后，连接该电路继续实验时，由于电流表发生短路故障，因此只能记录下两个电压表示数，该同学利用记录的数据，以表V2示数U2为横坐标，表V1示数U1为纵坐标作图象，也得到一条不过原点的直线，已知直线的斜率为k，纵轴截距为b，则两节干电池总的电动势大小为
ε=
b
1-k
ε=
b
1-k
，两节干电池总的内阻
不可以
不可以
（填“可以”或“不可以”）求出．
如果该同学希望通过利用图象的截距直接得到电源的电动势，保持U1为纵坐标不变，应该选用
U1-U2
U1-U2
作为横坐标作图．
（2011?湖南一模）利用如图1所示的电路测定电源的电动势和内电阻，提供的器材有

（A）干电池两节，每节电池的电动势约为1.5V，内阻未知
（B）直流电压表V1、V2，内阻很大
（C）直流电流表A，内阻可忽略不计
（D）定值电阻R0，阻值未知，但不小于5Ω
（E）滑动变阻器
（F）导线和开关
（1）甲同学利用该电路完成实验时，由于某根导线发生断路故障，因此只记录了一个电压表和电流表的示数，如表所示：
U/V 2.62   2.48 2.34 2.20 2.06 1.92
I/A 0.08 0.12 0.19 0.20 0.24 0.28
试利用表格中的数据作出U-I图，由图象可知，该同学测得两节干电池总的电动势值为
2.9
2.9
V，总内阻为
3.5
3.5
Ω．由计算得到的数据可以判断能够正确示数的电压表应为表
V1
V1
（选填“V1”或“V2”）．
（2）乙同学在找出断路的导线并调换好的导线后，连接该电路继续实验时，由于电流表发生短路故障，因此只能记下两个电压表的示数，该同学利用表中的数据，以表V1的示数U1为横坐标、表V2的示数U2为纵坐标作图象，也得到一条不过原点的直线，已知直线的斜率为k，截距大小为b，则两节干电池总的电动势大小为
b
1-k
b
1-k
，两节干电池的总内阻
不可以
不可以
（选填“可以”或“不可以”）求出．
（2012?西城区二模）实验题
（1）甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示．

①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响．他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做
匀速直线
匀速直线
运动．另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m
远小于
远小于
小车的质量M．（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a．图2是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm．实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a=
0.343
0.343
m/s2．（结果保留三位有效数字）
③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a～
1
M
图线后，发现：当
1
M
较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是
A
A

A．改画a与
1
M+m
的关系图线       B．改画a与（M+m）的关系图线
C．改画 a与
m
M
的关系图线         D．改画a与
1
(M+m)2
的关系图线
（2）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，采用如图3所示的电路．
①请根据图3在图4中进行实物连线．

②某同学在实验中得到下面一组U和I的数据：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U/V 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 1.00 1.50 2.00 3.00
I/A 0.05 0.08 0.10 0.11 0.12 0.16 0.19 0.22 0.27
图5是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线．从图线上可以看出，当通过小灯泡的电流逐渐增大时，灯丝的阻值逐渐
增大
增大
；这表明灯丝的电阻率随温度升高而
增大
增大
．（以上两空均选填“增大”、“不变”或“减小”）
③将本实验中的小灯泡两端加3.0V的电压，则小灯泡的实际功率约为
0.81（0.80～0.82）
0.81（0.80～0.82）
W；若直接接在电动势为3.0V、内阻为2.0Ω的直流电源两端，则小灯泡的实际功率约为
0.62（0.60～0.64）
0.62（0.60～0.64）
W．（以上两空的结果均保留两位有效数字）
如图所示, 已知一列简谐横波的频率小于5Hz, 横波在一条直线上传播, 某时刻的波形如图中实线所示, 经过t＝0.2s后波形变成如图中虚线所示. 那么它的波速可能是

[　　]

A. 12.5m/s　　B. 37.5m/s　　C. 62.5m/s　　D. 87.5m/s

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