15．如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角，下端連接阻值為R=10Ω的電阻．勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面向垂直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T．一質(zhì)量為m=0.2kg、有效阻值r=1Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，金屬棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，從靜止開始釋放ab，不計(jì)一切摩擦，取g=10m/s2，求：
（1）金屬棒沿ab下滑的最大速度vm（金屬棒此時(shí)未達(dá)到平行導(dǎo)軌最低端）；
（2）當(dāng)ab下滑的速度最大時(shí)，ab棒上消耗的電功率．

分析 （1）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，應(yīng)用安培力公式求出安培力，由平衡條件求出最大速度．
（2）由電功率公式求出ab棒上消耗的電功率．

解答 解：（1）導(dǎo)體棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng)后，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中就會(huì)有感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒ab受到安培力FA的作用，同時(shí)還受重力G和框架的支持力N．
當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，設(shè)為vm．由平衡條件有：
  mgsinα=FA；
又 FA=BIL=B$\frac{E}{R+r}$L=$\frac{{{B}^{2}L}^{2}{v}_{m}}{R+r}$
解得最大速度：vm=$\frac{mg（R+r）sinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$=2.75m/s
（2）電阻R上消耗的功率：P=I2R
聯(lián)立解得 P=2.5W
答：
（1）金屬棒沿ab下滑的最大速度vm為2.75m/s；
（2）當(dāng)ab下滑的速度最大時(shí)，ab棒上消耗的電功率為2.5W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求導(dǎo)體棒的最大速度、功率，分析清楚導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)過程、應(yīng)用安培力公式、平衡條件、電功率公式即可正確解題．

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：解答題

5．在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微儀測(cè)量金屬的直徑d時(shí)的刻度，如圖甲所示，用米尺測(cè)出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為3Ω，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后ρ=R$\frac{S}{L}$算出金屬絲的電阻率．

（1）從圖甲中可以讀出該金屬絲的直徑d=1.700mm
（2）為了測(cè)量該金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)小組取來兩節(jié)電池，如圖乙所示，將金屬絲拉直后兩段固定在帶有刻度的絕緣底座兩端的接線上，底座的中間有一個(gè)可沿金屬絲滑動(dòng)的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時(shí)，觸頭才與金屬絲接觸，觸頭的位置可以從刻度尺上讀出，實(shí)驗(yàn)采用的電路原理圖如圖丙所示，請(qǐng)根據(jù)該原理圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路圖
（3）閉合開關(guān)后，滑動(dòng)變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動(dòng)，多次改變P的位置，得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù)，用R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出相應(yīng)的電阻值后作出L-R的圖象，如圖戊所示，取圖線上兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)之差△L和橫坐標(biāo)之差△R，若金屬絲直徑為d，則該金屬絲的電阻率ρ=$\frac{△R}{4△L}πvf7rrh5^{2}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．如圖所示，物體A和B的重力分別為8N和3N，不計(jì)彈簧秤、細(xì)線的重力和一切摩擦，彈簧的勁度系數(shù)K=100N/m，在彈性范圍內(nèi)，彈簧的伸長量為（　�。�
A．8cmB．3cmC．5cmD．11cm

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

3．某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一金屬圓柱體的外直徑D的厚度d，測(cè)量的示數(shù)如圖甲、乙所示，該金屬圓柱體的外直徑D為1.020cm，厚度d為4.995（4.993～4.997）mm．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

10．如圖所示，一束光從空氣射到直角三棱柱ABC的側(cè)面AB上，進(jìn)入三棱鏡后從另一側(cè)面AC射出，調(diào)整入射光的方向，當(dāng)光線第一次射到AC恰不穿過時(shí)，測(cè)出入射光與AB面的夾角θ為30°，求此三棱鏡的折射率．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

20．實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，地球表面附近存在一個(gè)方向豎直向下的電場(chǎng)，該電場(chǎng)類似于地球球心處存在一負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)．若雨滴帶負(fù)電，則雨滴在地球表面附近下落的過程中（不考慮其他電場(chǎng)的影響），以下說法正確的是（　　）
A．電場(chǎng)力對(duì)雨滴做負(fù)功B．雨滴的電勢(shì)能增加
C．雨滴所受電場(chǎng)力的方向豎直向下D．雨滴所受的電場(chǎng)力不斷變小

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

7．某導(dǎo)體置于電場(chǎng)后周圍的電場(chǎng)分布情況如圖所示，圖中虛線表示電場(chǎng)線，實(shí)線表示等勢(shì)面．A、B、C為電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)．下列說法正確的是（　�。�
A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
B．將正電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電勢(shì)能增加
C．A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)
D．將負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．某待測(cè)電阻RX的阻值大約為100Ω，現(xiàn)要測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供有如下器材：
電流表A1（量程40mA、內(nèi)阻r1=10Ω）
電流表A2（量程100mA、內(nèi)阻約為3Ω）
滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為l0Ω
定值電阻R0（R0=100Ω）
電源E（電動(dòng)勢(shì)6V、內(nèi)阻不可忽略）
開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，其中a處應(yīng)選用電流表A1，b處應(yīng)選用電流表A2．（用所給器材的符號(hào)標(biāo)注）
（2）關(guān)于實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器選用分壓式連接的原因，原因是ACD（多選）
A．為了確保電流表使用安全
B．能減少電能的損耗
C．為了實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，減小誤差
D．待測(cè)電阻Rx的阻值比滑動(dòng)變阻器R的最大阻值大得多
（3）某次測(cè)量時(shí)A1、A2的讀數(shù)分別為I1、I2．則RX=$\frac{{I}_{1}（{R}_{0}+{r}_{1}）}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．（請(qǐng)用所給物理量的符號(hào)表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

5．在汽車無極變速器中，存在如圖所示的裝置，A是與B同軸相連的齒輪，C是與D同軸相連的齒輪，A、C、M為相互咬合的齒輪．已知齒輪A、C規(guī)格相同，半徑為R，齒輪B、D規(guī)格也相同，半徑為1.5R，齒輪M的半徑為0.9R．當(dāng)齒輪M如圖方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（　�。�
A．齒輪D和齒輪B的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同
B．齒輪D和齒輪A的轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比為1：1
C．齒輪M和齒輪C的角速度大小之比為9：10
D．齒輪M和齒輪B邊緣某點(diǎn)的線速度大小之比為2：3

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