【題目】如圖所示，質(zhì)量M=1kg的半圓弧形絕緣凹槽放置在光滑的水平面上，凹槽部分嵌有cd和ef兩個(gè)光滑半圓形導(dǎo)軌，c與e端由導(dǎo)線連接，一質(zhì)量m=lkg的導(dǎo)體棒自ce端的正上方h=2m處平行ce由靜止下落，并恰好從ce端進(jìn)入凹槽，整個(gè)裝置處于范圍足夠大的豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，導(dǎo)軌的間距與導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度均為L=0.5m，導(dǎo)軌的半徑r=0.5m，導(dǎo)體棒的電阻R=1Ω，其余電阻均不計(jì)，重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力。

(1)求導(dǎo)體棒剛進(jìn)入凹槽時(shí)的速度大��；

(2)求導(dǎo)體棒從開始下落到最終靜止的過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；

(3)若導(dǎo)體棒從開始下落到第一次通過導(dǎo)軌最低點(diǎn)的過程中產(chǎn)生的熱量為16J，求導(dǎo)體棒第一次通過最低點(diǎn)時(shí)回路中的電功率。

【答案】(1) (2)25J (3)

【解析】

解：(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，可得：

解得導(dǎo)體棒剛進(jìn)入凹槽時(shí)的速度大小：

(2)導(dǎo)體棒早凹槽導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生感應(yīng)電流，最終整個(gè)系統(tǒng)處于靜止，圓柱體停在凹槽最低點(diǎn)

根據(jù)能力守恒可知，整個(gè)過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量：

(3)設(shè)導(dǎo)體棒第一次通過最低點(diǎn)時(shí)速度大小為，凹槽速度大小為，導(dǎo)體棒在凹槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，故有：

由能量守恒可得：

導(dǎo)體棒第一次通過最低點(diǎn)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：

回路電功率：

聯(lián)立解得：

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示，則（　　）

A. t＝0時(shí)線框平面與中性面重合

B. t＝0.01s時(shí)線框的磁通量為0

C. 線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V

D. 線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100Hz

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】牛頓說：“我們必須普遍地承認(rèn)，一切物體，不論是什么，都被賦予了相互引力的原理”。任何兩個(gè)物體間存在的相互作用的引力，都可以用萬有引力定律計(jì)算，而且任何兩個(gè)物體之間都存在引力勢(shì)能，若規(guī)定物體處于無窮遠(yuǎn)處時(shí)的勢(shì)能為零，則二者之間引力勢(shì)能的大小為，其中m1、m2為兩個(gè)物體的質(zhì)量， r為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離（對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，指的是兩個(gè)球心之間的距離），G為引力常量。設(shè)有一個(gè)質(zhì)量分布均勻的星球，質(zhì)量為M，半徑為R。

（1）該星球的第一宇宙速度是多少？

（2）為了描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱，引入了電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，請(qǐng)寫出電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式。類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，請(qǐng)?jiān)谝?chǎng)中建立“引力場(chǎng)強(qiáng)度”的概念，并計(jì)算該星球表面處的引力場(chǎng)強(qiáng)度是多大？

（3）該星球的第二宇宙速度是多少？

（4）如圖所示是一個(gè)均勻帶電實(shí)心球的剖面圖，其總電荷量為+Q（該帶電實(shí)心球可看作電荷集中在球心處的點(diǎn)電荷），半徑為R，P為球外一點(diǎn)，與球心間的距離為r，靜電力常量為k�，F(xiàn)將一個(gè)點(diǎn)電荷-q（該點(diǎn)電荷對(duì)實(shí)心球周圍電場(chǎng)的影響可以忽略）從球面附近移動(dòng)到p點(diǎn)，請(qǐng)參考引力勢(shì)能的概念，求電場(chǎng)力所做的功。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了檢驗(yàn)使蘋果落地的力與維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力是同一種性質(zhì)的力，牛頓做了 著名的月一地檢驗(yàn)．已知地球半徑R＝6.40×106 m，月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑r＝3.84×105 km月球繞地球運(yùn)行的周期T＝27.3天，地球附近的重力加速度g取9.80 m／s2．請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)，通過計(jì)算推理說明使蘋果落地的力和維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力是同一種性質(zhì)的力．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2018年11月16日第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過“修訂國(guó)際單位制”決議，正式更新包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量單位“千克”在內(nèi)的4項(xiàng)基本單位定義.研究發(fā)現(xiàn)，聲音在空氣中的傳播速度與空氣的密度以及壓強(qiáng)有關(guān)，k為無單位的常數(shù).下列關(guān)于空氣中聲速的表達(dá)式中可能正確的是（ ）

A. B. C. D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xoy，其第一、三象限內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第四象限內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小均相等但未知。若在第三象限加上垂直xoy平面的磁場(chǎng)，可使質(zhì)量為m、帶電量為+q的油滴以初速度v0沿直線AO運(yùn)動(dòng)，直線AO與y軸負(fù)半軸的夾角為45°，重力加速度為g，求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小及第三象限所加磁場(chǎng)的方向；

（2）油滴第一次經(jīng)過x軸正半軸時(shí)與原點(diǎn)O的距離；

（3）若在第四象限加上垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，可使油滴經(jīng)一次偏轉(zhuǎn)回到第三象限，求所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍。（答案可保留根號(hào)）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有兩列簡(jiǎn)諧橫波a和b在同一介質(zhì)中傳播，a沿x軸正方向傳播，b沿x軸負(fù)方向傳播，波速均為υ=4m/s，a的振幅為5cm，b的振幅為10cm。在t=0時(shí)刻兩列波的圖像如圖所示。求：

(i)這兩列波的周期；

(ii)x=0處的質(zhì)點(diǎn)在t=2.25s時(shí)的位移。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，實(shí)線AB是某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，虛線PQ是一個(gè)帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，P處的速度與電場(chǎng)線垂直。下列說法正確的是（ ）

A. 帶電粒子一定帶正電

B. 帶電粒子一定帶負(fù)電

C. 帶電粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能

D. 電場(chǎng)中Q點(diǎn)電勢(shì)一定高于P點(diǎn)的電勢(shì)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，用半徑相同的A、B兩球的碰撞可以驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”。實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓質(zhì)量為m1．的A球從斜槽軌道上某一固定位置S由靜止開始滾下，從軌道末端拋出，落到位于水平地面的復(fù)寫紙上，在下面的白紙上留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把質(zhì)量為m2的B球放在斜槽軌道末端，讓A球仍從位置S 由靜止?jié)L下，與 B球碰撞后，分別在白紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)操作10次。M、P、N為三個(gè)落點(diǎn)的平均位置。

①實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度足不容易的。但是，可以通過儀測(cè)量_____，間接地解決這個(gè)問題。

A．小球開始釋放高度h B.小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程

②以下提供的測(cè)量工具中，本實(shí)驗(yàn)必須使用的是 ______（多選）．

A．刻度尺 B．天平 C．游標(biāo)卡尺 D．秒表

③關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是___。

A.斜槽軌道必須光滑

B．斜槽軌道末端必須水平

C．實(shí)驗(yàn)過程中，復(fù)寫紙和白紙都可以移動(dòng)

④在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式____，則可以認(rèn)為兩球碰撞前后總動(dòng)量守恒。

A. m1．OP= m1．OM+ m2·ON B.mc．OP=m1.ON+ m2．OM

C. m1．OM= m1．OP+ m2．ON D.m1．ON=ml．OP+m2．OM

⑤在實(shí)驗(yàn)中，為了讓A球碰后沿原方向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)滿足A球的質(zhì)量m1大于B球的質(zhì)量m2，請(qǐng)推理說明_____。

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