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    12．如图所示，固定的竖直光滑U型金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计．初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为x1=$\frac{mg}{k}$，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0．在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．则下列说法正确的是（　　）
    A．初始时刻导体棒受到的安培力大小$F=\frac{{{B^2}{L^2}{v_0}}}{R}$
    B．初始时刻导体棒加速度的大小a=2g+$\frac{{{B^2}{L^2}{v_0}}}{m（R+r）}$
    C．导体棒开始运动直到最终静止的过程中，克服安培力做功等于棒上电阻r的焦耳热
    D．导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路上产生的焦耳热Q=$\frac{1}{2}mv_0^2+\frac{{2{m^2}{g^2}}}{k}$

    分析 由初动能Ek=$\frac{1}{2}mv_0^2$求出初速度，由E=BLv、I=$\frac{E}{R}$、F=BIL，求出安培力的大小．
    导体棒最终静止时，弹簧的弹力与之重力平衡，可求出弹簧的压缩量，即导体棒下降的高度．从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒的重力势能和动能减小转化为弹簧的弹性势能和内能，根据能量守恒定律求解电阻R上产生的焦耳热Q．

    解答 解：A、导体棒的初速度为v0，初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：
    E=BLv0
    设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路的欧姆定律得：
    I=$\frac{E}{R+r}$
    设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得：F=BIL
    联立上式得，$F=\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{R+r}$．故A错误；
    B、初始时刻，弹簧处于伸长状态，棒受到重力、向下的安培力和弹簧的弹力，所以：ma=mg+kx+F
    得：a=2g+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{m（R+r）}$．故B正确；
    CD、导体棒直到最终静止时，棒受到重力和弹簧的弹力，受力平衡，则：mg=kx2，得：x2=$\frac{mg}{k}$．
    由于x1=x2，所以弹簧的弹性势能不变，
    由能的转化和守恒定律得：mg（x1+x2）+Ek=Q
    解得系统产生的总热量：Q=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}+\frac{2{m}^{2}{g}^{2}}{k}$
    可知R上产生的热量要小于系统产生的总热量．故C错误，D正确；
    故选：BD

    点评 本题中安培力的经验公式F=$\frac{{{B^2}{L^2}v}}{R}$，可以由感应电动势、欧姆定律、安培力三个公式结合推导出来，要加强记忆，有助于分析和计算．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    4．我们知道：电流周围有磁场．图1所示为环形电流周围磁场的分布情况．根据电磁学理论可知，半径为R、电流强度为I的环形电流中心处的磁感应强度大小B=k$\frac{I}{R}$，其中k为已知常量．

    （1）正切电流计是19世纪发明的一种仪器，它可以利用小磁针的偏转来测量电流．图2为其结构示意图，在一个竖直放置、半径为r、匝数为N的圆形线圈的圆心O处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针（带有分度盘）．线圈未通电流时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致，调整线圈方位，使其与静止的小磁针在同一竖直平面内．给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了α角．已知仪器所在处地磁场的磁感应强度水平分量大小为Bc．求：
    a．待测电流在圆心O处产生的磁感应强度B0的大小；
    b．待测电流Ix的大小．
    （2）电流的本质是电荷的定向运动，电流可以产生磁场意味着运动的电荷也可以产生磁场．如图3所示，一个电荷量为q的点电荷以速度v运动，这将在与速度垂直的方向上、与点电荷相距为d的A点产生磁场．请你利用上面电流产生磁场的规律，自己构建模型，求出该点电荷在此时的运动将在A点产生的磁场的磁感应强度大小BA．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    5．如图甲所示为杂技中的“顶竿”表演、水平地面上演员B用肩部顶住一根长直竹竿，另一演员A爬至竹竿顶端完成各种动作．某次顶竿表演结束后，演员A自竿顶由静止开始下落．滑到竿底时速度正好为零，然后曲腿跳到地面上，演员A、B质量均为50kg，长竹竿质量为5kg，A下滑的过程中速度随时间变化的图象如图乙所示．重力加速度g取10m/s2，下列判断正确的是（　　）
    A．竹竿的总长度约为3m
    B．0-6s内，演员B对地面的压力大小始终为1050N
    C．0-6s内，竹竿对演员B的压力的冲量大小为3300N•s
    D．演员A落地时向下曲腿，是为了缩短作用时间以减小地面的冲击力

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    2．如图所示，将质量为m的小滑块与质量为M=2m的光滑凹槽用轻质弹簧相连．现使凹槽和小滑块以共同的速度v0沿光滑水平面向左匀速滑动，弹簧处于原长，设凹槽长度足够长，且凹槽与墙壁碰撞时间极短．
    （1）若凹槽与墙壁发生碰撞后速度立即变为零，但与墙壁不粘连，求弹簧第一次压缩过程中的最大弹性势能EP；
    （2）若凹槽与墙壁发生碰撞后速度立即变为零，但与墙壁不粘连，求凹槽脱离墙壁后的运动过程中弹簧的最大弹性势能△EP；
    （3）若凹槽与墙壁发生碰撞后立即反弹，且反弹后凹槽滑块和弹簧组成的系统总动量恰为零，问以后凹槽与墙壁能否发生第二次碰撞？并说明理由．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    7．如图所示，间距为L平行且足够长的光滑导轨由两部分组成：倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为θ，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻．质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加以垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场；在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场．闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止释放，已知金属杆运动到水平轨道前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好，重力加速度为g．求：
    （1）金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm；
    （2）金属杆MN在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度vm前，当流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中，通过定值电阻的电荷量为q，求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q；
    （3）金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离xm．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．关于牛顿第一定律的说法中正确的是（　　）
    A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态
    B．牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因，又揭示了运动状态改变的原因
    C．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律，因此，物体在不受力时才有惯性
    D．牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    4．关于功和功率的判断，下列说法正确的是（　　）
    A．功的大小只由力和位移的大小决定
    B．力和位移都是矢量，所以功也是矢量
    C．功率大的机械做功比功率小的机械做功快
    D．做功越多，功率就越大

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．近日，歼15舰载战斗机在我国第一条航空母舰电磁弹射器试验机上完成了弹射起飞，这标志着中国跨入了世界航空母舰技术发展的最前列，电磁弹射是利用电磁驱动来实现的，其原理可做如图简化，当固定线圈上突然通以直流电时，线圈左侧的铁环会被弹射出去，闭合开关S的瞬间（　　）
    A．从左向右看，环中产生逆时针方向的感应电流
    B．若将铁环放置在线圈右侧，铁环将向右弹射
    C．若调换电源的正负极，铁环不能向左弹射
    D．若将铁环更换为电阻率更小的铜环（半径、横截面积均不变），在线圈的同一位置铜环受到的安培力更大

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    2．下列几种说法正确的是（　　）
    A．物体受到变力作用，一定做曲线运动
    B．物体受到恒力作用，一定做匀变速直线运动
    C．物体所受的合外力方向与速度有夹角时，一定做曲线运动
    D．物体所受的合外力方向不断改变时，一定做曲线运动

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