如圖12-4-2所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L,左端接有阻值為R的電阻,處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定的彈簧相連,放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略.初始時(shí)刻,彈簧恰好處于自然長度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0，在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動的過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.

圖12-4-2

(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力.

(2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí),彈簧的彈性勢能為Ep,則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少?

(3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動,最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動直到最終靜止的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?

解析：(1)初始時(shí)刻棒中感應(yīng)電動勢

E=Lv0B

棒中電流I=

作用于棒上的安培力

F=ILB=

方向水平向左.

(2)由功和能的關(guān)系,得

安培力做功W1=Ep-mv02

電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1=mv02-Ep.

(3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等可判斷

棒最終靜止于初始位置，Q=mv02.

答案：(1)F=  方向水平向左

(2)W1=Ep-mv02  Q1=mv02-Ep

(3)初始位置  Q=mv02


練習(xí)冊系列答案
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如圖12-4-7所示為一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生的現(xiàn)象，已知波在介質(zhì)1中的波速為v1，在介質(zhì)2中的波速為v2，則v1∶v2為多少？

圖12-4-7

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如圖12-4-2所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì).置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep（彈簧處于自然長度時(shí)的彈性勢能為零）.現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運(yùn)動，經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程（    ）

圖12-4-2

A.Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能

B.Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能

C.Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能

D.Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖12-4-1所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，質(zhì)量為0.2 kg，電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.

圖12-4-1

（1）求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大�。�

（2）當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8 W，求該速度的大��；

（3）在上問中，若R=2 Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向.（取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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如圖12-1-2所示，在真空中速度v=6.4×107 m/s的電子束，連續(xù)地射入兩平行板間.極板長度為L=8.0×10-2 m，間距d=5.0×10-3 m.兩極板不帶電時(shí)，電子束沿兩極板之間的中線通過.在極板上加頻率為50 Hz的交變電壓u=U0sinωt，如果所加電壓的最大值U0超過某一值UC時(shí)，將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時(shí)可通過兩極板；有時(shí)間斷，不能通過.

圖12-1-2

（1）求UC的大小；

（2）求U0為何值時(shí)才能使通過的時(shí)間Δt通跟間斷的時(shí)間Δt斷之比Δt通∶Δt斷=2∶１？

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