题目内容

14．（普通班做）如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，之间有一导体棒ab，导轨和导体棒的电阻忽略不计，在M和P之间接有阻值为R=2Ω的定值电阻．质量为0.2kg的导体棒ab长l=0.5m，与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T．现在在导体棒ab上施加一个水平向右，大小为0.02N的恒力F，使导体棒ab由静止开始运动，求：
（1）当ab中的电流为多大时，导体棒ab的速度最大？
（2）ab的最大速度是多少？
（3）若导体棒从开始到速度刚达到最大的过程中运动的位移s=10m，则在此过程中R上产生的热量是多少？

分析 当导体棒匀速运动时速度最大，产生产生的感应电动势最大，产生的感应电流最大；
（1）由安培力公式与平衡条件求出最大电流．
（2）由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出电流，然后求出最大速度．
（3）由能量守恒定律求出电阻R产生的热量．

解答 解：（1）当导体棒匀速运动时感应电流最大，由平衡条件得：
F=F安=BIl，
最大电流：I=$\frac{F}{Bl}$=$\frac{0.02}{0.4×0.5}$=0.1A；
（2）ab棒速度最大时，感应电动势：E=Blv，
电流：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{Blv}{R}$，
最大速度：v=$\frac{IR}{Bl}$=$\frac{0.1×2}{0.4×0.5}$=1m/s；
（3）由能量守恒定律得：Fs=$\frac{1}{2}$mv2+Q，
代入数据解得：Q=0.1J；
答：（1）当ab中的电流为0.1A时，导体棒ab的速度最大．
（2）ab的最大速度是1m/s．
（3）在此过程中R上产生的热量是0.1J．

点评 本题考查了求电流、速度与热量问题，分析清楚导体棒的运动过程，应用安培力公式、平衡条件、E=BLv、欧姆定律、能量守恒定律即可正确解题．

练习册系列答案
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4．关于红光与紫光的说法中正确的是（　　）
A．真空中传播时，紫光的速度比较大；在同一装置中做双缝干涉实验时红光的条纹间距较大
B．在玻璃中传播时，红光的速度比较大，红光具有消毒杀菌作用
C．玻璃对红光的折射率较紫光的大，紫光在真空中的波长更长
D．从玻璃到空气的界面上，红光的临界角比紫光的临界角大
5．汽车以额定功率在平直公路上匀速行驶，t1时刻司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t2时刻汽车又开始做匀速直线运动（设整个过程中汽车所受的阻力不变）．则在t1＜t＜t2的这段时间内（　　）
A．汽车的牵引力逐渐增大B．汽车的牵引力逐渐减小
C．汽车的速度逐渐增大D．汽车的速度逐渐减小
2．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流产生的是（　　）
A．电键闭合，滑动变阻器滑片P保持不动
B．电键闭合时，使变阻器的滑片P作匀速移动
C．电键闭合时，使变阻器的滑片P作加速移动
D．将电键突然由闭合变为断开的瞬间
9．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是波传播到x=5m的M点的波形图，图乙是质点N（x=3m）从此时刻开始计时的振动图象．Q是位于x=10m处的质点．下列说法不正确的是（　　）
A．这列波的波长是4m
B．这列波的传播速度是1.25m/s
C．M点以后的各质点开始振动时的方向都沿-y方向
D．质点Q经过8s时，第一次到达波峰
19．如图所示，有两个完全相同的金属球A、B，B固定在绝缘地板上，A在离B高H的正上方由静止释放，与B发生正碰后回跳高度为h，设碰撞中无动能损失，空气阻力不计，则（　　）
A．若A、B带等量同种电荷，则h＞HB．若A、B带等量异种电荷，则h＜H
C．若A、B带等量异种电荷，则h＞HD．若A、B带等量异种电荷，则h=H
6．下列物理量中，属于矢量的是（　　）
A．质量B．加速度C．温度D．路程
3．如图甲所示，单匝线圈两端A、B与一理想电压表相连，线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示．下列说法正确的是（　　）
A．0～0.1s内磁通量的变化量为0.15WbB．电压表读数为0.5V
C．电压表“+”接线柱接A端D．B端比A端的电势高
4．关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（　　）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象
B．牛顿发现万有引力定律，并通过实验测出了引力常量
C．法拉第认为电荷间的相互作用力是通过电荷激发的电场而产生的
D．库仑通过扭秤实验得出了任意两个电荷间的库仑力F=k$\frac{{Q}_{1}{Q}_{2}}{{r}^{2}}$

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