如圖所示，固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌間距為L，上端接有阻值為R的電阻，處在方向水平、垂直導(dǎo)軌平面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與下端固定的豎直輕質(zhì)彈簧相連且始終保持與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略，彈簧的勁度系數(shù)為k．初始時(shí)刻，彈簧恰好處于自然長度，使導(dǎo)體棒以初動能Ek沿導(dǎo)軌豎直向下運(yùn)動，且導(dǎo)體棒在往復(fù)運(yùn)動過程中，始終與軌垂直．

(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒所受安培力的大小F；

(2)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動一段時(shí)間后，最終將靜止．設(shè)靜止時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep，則從初始時(shí)刻到最終導(dǎo)體棒靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？

答案：
解析：

　　解析：設(shè)導(dǎo)體棒的初速度為v0，由動能的定義式

　　得

　　設(shè)初始時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：

　　

　　設(shè)初始時(shí)刻回路中產(chǎn)生的電流為I，由閉合電路的歐姆定律得：

　　

　　設(shè)初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力為F，由安培力公式得：

　　

　　(2)從初始時(shí)刻到最終導(dǎo)體棒靜止的過程中，導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，另一部分通過克服安培力做功轉(zhuǎn)化為電路中的電能，因在電路中只有電阻，電能最終全部轉(zhuǎn)化為電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q．

　　當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時(shí)，棒受力平衡，此時(shí)導(dǎo)體棒的位置比初始時(shí)刻降低了h，則

　　

　　由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得：，解得：


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，固定的豎直圓筒由上段細(xì)筒和下段粗筒組成，粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍，細(xì)筒足夠長，粗筒中A、B兩輕質(zhì)光滑活塞間封有空氣，活塞A上方有水銀．用外力向上托住活塞B，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，活塞A上方的水銀面與粗筒上端相平，水銀深H=10cm，氣柱長L=20cm，大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg．現(xiàn)使活塞B緩慢上移，直到水銀的一半被推入細(xì)筒中，則此時(shí)筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為
100cmHg
100cmHg
，筒內(nèi)氣柱長度為
17cm
17cm
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，固定的豎直圓筒由上段細(xì)筒和下段粗筒組成，粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍，細(xì)筒足夠長，粗筒中A、B兩輕質(zhì)光滑活塞導(dǎo)熱性能良好，其間封有空氣，活塞A上方有水銀．用外力向上托住活塞B，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，活塞A上方的水銀面與粗筒上端相平，水銀深H=10cm，氣柱長L=20cm，大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg．現(xiàn)使活塞B緩慢上移，直到A活塞上移H/2的距離，氣體溫度不變．則對于被封氣體：
（1）與原來相比較
BD
BD

A．氣體放熱，分子間平均距離增大        B．氣體內(nèi)能不變，分子平均距離減小
C．氣體分子熱運(yùn)動動能增大，壓強(qiáng)減小   D．氣體分子熱運(yùn)動平均動能不變，壓強(qiáng)增大
（2）計(jì)算筒內(nèi)氣柱的長度變?yōu)槎嗌伲?/div>

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，固定的豎直大圓環(huán)半徑為R，勁度系數(shù)為k的彈簧原長為L（L＜2R），其上端懸掛于大圓環(huán)最高點(diǎn)A，下端連接一重為G的光滑小滑環(huán)P，小滑環(huán)套在大圓環(huán)上，當(dāng)小滑環(huán)P靜止時(shí)，彈簧與豎直方向的夾角為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?崇明縣二模）如圖所示，固定的豎直圓筒由上段細(xì)筒和下段粗筒組成，粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍，細(xì)筒足夠長，粗筒中A、B兩輕質(zhì)光滑活塞間封有空氣，活塞A上方有水銀．用外力向上托住活塞B，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，活塞A上方的水銀面與粗筒上端相平，當(dāng)時(shí)氣體溫度為23℃水銀深H=10cm，氣柱長L=20cm，大氣壓強(qiáng)p0=75cm Hg．現(xiàn)保持溫度不變，使活塞B緩慢上移，直到水銀的一半被推入細(xì)筒中，
（1）此時(shí)筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少？
（2）活塞B向上移動的距離
（3）此時(shí)保持活塞B位置不變，改變氣體溫度，讓A上方的水銀剛好全部進(jìn)入細(xì)筒內(nèi)，則氣體的溫度是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，固定的豎直圓筒由上段細(xì)筒和下段粗筒組成，粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍，粗筒中A、B兩輕質(zhì)光滑活塞間封有理想氣體，活塞A上方有水銀．水銀深H=10cm，氣柱長L=20cm，大氣壓強(qiáng)p0=75cm Hg．用外力向上托住活塞B，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，活塞A上方的水銀面與粗筒上端相平，現(xiàn)保持溫度不變，使活塞B緩慢上移，直到水銀的一半被推入細(xì)筒，這個(gè)過程中，下列說法正確的是（　�。�
A、筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)逐漸變大，最后變?yōu)?00cmHgB、氣體向外放出熱量C、單位時(shí)間碰撞到活塞上的氣體分子個(gè)數(shù)減少D、活塞B向上移動的距離為17cm

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