题目内容

如图，有一宽为L足够长的光滑水平平行导轨，导轨处于竖直向上匀强磁场中，垂直导轨静止放有两根相同的金属棒，每根棒质量均为M，t =0时刻开始，给金属棒1一水平向右的外力，使金属棒1在很短时间内达到速度v0，之后保持v0不变. 此时棒1成为了一个最简单的发电机，而棒2成为了一个简单电动机，已知t = t0时刻，金属棒2也达到一个稳定的速度，且此过程中导体棒2产生焦耳热为Q，则
A．棒2的稳定速度也为v0
B．作用于棒2的安培力做正功，做的功W ="Q"
C．外力做功为
D．作用于棒1的安培力做负功，产生电能E=
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试题分析：棒2受到向右的安培力作用下做加速运动，直到两者共速时，回路中的磁通量不再发生变化，感应电动势为零，则感应电流为零，棒2受到的安培力为零，此时棒2的速度达到稳定状态，选项A 正确；作用于棒2的安培力做正功，做的功，选项B错误；由能量守恒定律可知，此过程中外力做功为，选项C错误；作用于棒1的安培力方向向左，所以做负功，产生电能等于两个棒上的焦耳热与棒2的动能之和，即E=，选项D 正确。
练习册系列答案
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用如图1所示实验装置验证机械能守恒定律．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为m，遮光片两条竖边与导轨垂直；导轨上B点处有一光电门，测得遮光片经过光电门时的挡光时间为t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离．将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：
 
（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片组成的系统重力势能的减小量表示为△EP=______．动能的增加量表示为△Ek=______．在滑块运动过程中若机械能守恒，则与s的关系式为=______．
（2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：
1 2 3 4 5
s/m 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40
t/ms 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
/104s-2 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39
以s为横坐标，为纵坐标，在如图2的坐标纸中已经描出2、3、4数据点；请描出第1和第5个数据点，并根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率：k=______×104m-1?s-2（保留3位有效数字）．实验中，除了必须测量g、d和h的数值外，还应测量______的数值，并用上述测量量表达k0=______，计算出k0的值，然后将k和k0进行比较，若其差值在实验误差允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．
在验证机械能守恒定律的实验中，已知电磁打点计时器的打点周期T=0.02s，自由下落的重锤质量m=2kg，如图所示为某同学实验后选出的一条纸带，O点是打点计时器打下的第一个点，A、B、C是在纸带上选取的三个计数点，AB、BC间各有一个点未画出．经测量得到A、B、C三点到O点的距离分别为：s1=23.58cm，s2=32.80cm，s3=43.58cm，

完成以下问题：（本题中的数值计算，结果均保留三位有效数字）
①纸带的______端与重锤连接（填“左”或“右”）
②打点计时器打下计数点B时，重锤的速度vB=______m/s
③从起点O到打下计数点B的过程中，重锤的动能的增加量△Ek=______J，重力势能的减少量△EP=______J（取g=9.8m/s2）
④在此实验中发现，重锤重力势能的减少量总是大于动能的增加量，其主要原因是在重锤下落过程存在阻力作用．可以通过该装置测定该阻力的大小，设重锤所受阻力大小Ff恒定，试用题目中所给物理量的符号表示出重锤所受阻力大小Ff=______．（用m、T、g、s1、s2、s3表示）
如图所示，两根间距为d的光滑金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的右端接有电阻R，整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有一质量为m、电阻也为R的金属棒与两导轨垂直且接触良好，金属棒以一定的初速度v0在沿着导轨上滑一段距离L后返回 ，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。下列说法正确的是
A．导体棒沿着导轨上滑过程中通过R的电量q=
B．导体棒返回时先做匀加速运动，最后做匀速直线运动
C．导体棒沿着导轨上滑过程中电阻R上产生的热量Q=mv02-mgL
D．导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功W=(mv02-mgL)
足够长的传送带以v匀速传动，一质量为m的小物块A由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为，当物体与传送带相对静止时所需时间t，求在这过程中转化的内能（ 　）
A．B．C．　　D．
静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是
（19分）如图所示，正方形单匝均匀线框abcd边长L=0.4m，每边电阻相等，总电阻R=0.5Ω。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接绝缘物体P，物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上，斜面倾角θ=30°，斜面上方的细线与斜面平行。在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场，上边界I和下边界II都水平，两边界之间距离也是L=0.4m。磁场方向水平且垂直纸面向里，磁感应强度大小B=0.5T。现让正方形线框的cd边距上边界I的正上方高度h=0.9m的位置由静止释放，且线框在运动过程中始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体P始终在斜面上运动，线框刚好能以v=3m/s的速度进入并匀速通过磁场区域。释放前细线绷紧，重力加速度 g=10m/s2，不计空气阻力。

(1) 线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中，c、d 间的电压是多大？
(2) 线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大？
(3) 在cd边刚进入磁场时，给线框施加一个竖直向下的拉力F使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域，在此过程中，力F做功W =0.23J，求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少？
如图所示，光滑的金属框架abc固定在水平面内，顶角=53°，金属框架处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直水平面，t=0时，金属棒MN受向右的水平拉力F作用，从b点开始沿bc方向以速度v做匀速运动，在运动过程中MN始终垂直于bc，且与框架接触良好，框架bc边和金属棒MN单位长度的电阻均为r，框架ab边的电阻忽略不计（sin53°=0．8）。

（1）求t时刻回路中的电流I；
（2）写出拉力F与杆的位移x的关系式，并类比v-t图象求位移的方法，写出拉力F做的功W与杆的位移x的关系式；
（3）求时间t内回路中产生的焦耳热Q。
下图是某传送装置的示意图。其中PQ为水平的传送带，传送带长度L=6m，与水平地面的高度为H=5m。MN是光滑的曲面，曲面与传送带相切于N点，现在有一滑块质量为m=3kg从离N点高为h=5m处静止释放，滑块与传送带间的摩擦系数为μ=0.3.重力加速度为g=10m/s2。

（1）滑块以多大的速度进入传送带？
（2）若传送带顺时针转动，请求出滑块与传送带摩擦产生的热量Q与传送带的速度v的大小关系，并作出Q与v的图象。
（3）若传送带逆时针转动，请求出物体从Q点抛出后距Q点的水平的距离与传送带的速度的关系。（认为滑块以水平速度离开传送带）

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