题目内容

3．图（1）中，两平行光滑金属导轨放置在水平面上，间距为L，左端接电阻R，导轨电阻不计．整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．将质量为m、电阻为r的金属棒ab置于导轨上．当ab受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动时，F与金属棒速度v的关系如图（2）．已知ab与导轨始终垂直接触良好，设ab中的感应电流为i，ab受到的安培力大小为FA，R两端的电压为UR，R的电功率为P，则图中大致正确的是（　　）
A．B．C．D．

分析 应用牛顿第二定律求出金属棒的加速度，判断金属棒的运动性质；应用E=BLv求出感应电动势，应用欧姆定律求出电流，应用安培力公式求出安培力，应用欧姆定律求出电阻两端电压，应用功率公式求出电阻电功率，然后分析图示图象答题．

解答 解：金属棒受到的安培力：FA=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$，对金属棒，由牛顿第二定律可得：F-FA=ma，金属棒的加速度：a=$\frac{F}{m}$-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{m（R+r）}$，由图（2）所示可知，力F随时间t均匀减小，金属棒做加速度减小的加速运动，当拉力与安培力相等时金属棒做匀速直线运动；
A、感应电动势：E=BLv，电路电流：i=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{BLv}{R+r}$∝v，由于金属棒先做加速度减小的减少运动后做匀速直线运动，则i先增大然后保持不变，i随在相等时间内的增加量逐渐减小，由图示图象可知符合题意，故A正确；
B、金属棒受到的安培力：FA=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$，由于金属棒先做加速度减小的减少运动后做匀速直线运动，则安培力随时间先增大后保持不变，故B错误；
C、R两端电压：UR=iR=$\frac{BLvR}{R+r}$，由于金属棒先做加速度减小的减少运动后做匀速直线运动，则R两端电压先增大后保持不变，且电压在相等时间内的增加量逐渐减少，故C错误；
D、R的电功率：P=i2R=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}^{2}R}{（R+r）^{2}}$，由于金属棒先做加速度减小的减少运动后做匀速直线运动，电阻R的电功率先增大后保持不变，且电功率在相等时间内的增加量逐渐减少，故D错误；
故选：A．

点评 解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动情况，结合安培力公式、法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律分析导体棒的运动情况，分析加速度如何变化．

练习册系列答案
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13．一物体做匀加速直线运动，初速度为1m/s，加速度大小为1m/s2，末速度为4m/s．则物体的位移为（　　）
A．7mB．7.5mC．8mD．8.5m
14．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v．则汽车行驶过程中（　　）
A．一直做匀速直线运动
B．先做变加速直线运动，后匀速直线运动
C．受到的摩擦阻力大小$\frac{P}{v}$
D．当汽车的车速为$\frac{v}{4}$时，汽车的瞬时加速度的大小为$\frac{3P}{mv}$
11．理论和实践证明，开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体（包  括卫星绕行星的运动）都适用．下面对于开普勒第三定律的公式$\frac{{R}^{3}}{{T}^{2}}$=K，下列说法正确的是（　　）
A．公式只适用于轨道是椭圆的运动
B．式中的K值，对于所有行星（或卫星）都相等
C．若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离
D．式中的K值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星（或卫星）无关
18．如图是测定电流表内电阻实验的电路图，电流表的内电阻约为5Ω左右，满偏电流为2mA，有一节干电池作电源．
（1）实验室配有的可变电阻：
A．电阻箱，阻值范围为0～10Ω
B．电阻箱，阻值范围为0～9999Ω
C．滑动变阻器，阻值范围为0～100Ω
D．滑动变阻器，阻值范围为0～20kΩ
在上述配有的可变电阻中，电路图中的R′应选用A，R应选用D（填字母代号）．
（2）某同学的实验步骤如下：
①先将R的阻值调到最大，合上S1，调节R的阻值，使电流表的指针转到满刻度．
②合上S2，调节R′和R的阻值，使电流表的指针指到满刻度的一半．
③记下R′的阻值
指出上述实验步骤中有什么错误？合上S2后，就不能再调节R的阻值．
（3）用上述改正后的方法测定电流表内电阻，测量值域真实值比较偏小（填偏大或偏小）
8．如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交流电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示．此时，接在电热丝两端的交流电压表的读数为（　　） 
A．110 VB．311VC．220 VD．156 V
15．爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是（　　）
A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比
C．当ν=ν0时会逸出光电子D．图中直线斜率与普朗克常量有关
12．如图所示，真空中有一正方形ABCD，M、N分别是AB和CD的中点，现在A、B两点分别固定电荷量为+Q、-Q的等量异种点电荷，下列说法中正确的是（　　）
A．将试探电荷-q从C点移到D点，电场力做正功，试探电荷-q的电势能减少
B．将试探电荷+q从M点移到N点，电场力不做功，试探电荷+q的电势能不变
C．N点的电场强度方向平行于AB且跟MN垂直
D．C、D两点的电场强度相同
3．如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N（黑色一端）指示磁场方向正确的是（　　）
A．aB．bC．cD．d

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