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    14．如图a所示，水平面内固定有宽L=0.2m的两根光滑平行金属长导轨，质量m=0.01kg、不计电阻的金属杆ab垂直导轨水平放置．定值电阻阻值R=0.5Ω，不计导轨的电阻．磁感应强度B=0.5T的有界匀强磁场垂直于导轨平面．现用水平恒力F从静止起向右拉动金属杆，金属杆初始时距离磁场边界d．当d=0时，金属杆进入磁场后的速度变化如图b的图线1；当d=1m时，金属杆进入磁场后的速度变化如图b的图线2．两次运动均在进入磁场t=2.5s后匀速运动．
    （1）根据匀速运动的速度v1=1m/s，求水平恒力F的大小．
    （2）当d=1m时，通过必要列式和文字说明，定性描述金属杆的整个运动过程，并通过必要列式和文字说明，定性解释进入磁场后的速度时间图线为什么会呈现图线2的样子．
    （3）d为多少时，可使得金属杆进入磁场后经过t=1.9s时间变为匀速运动．（从图中读取数据时，精确到0.1）

    分析 （1）匀速运动受力平衡，根据安培力的计算公式求解安培力大小，即可得到拉力大小；
    （2）根据图线的斜率分析加速度变化，由此分析金属杆的运动情况；
    （3）根据牛顿第二定律求解加速度，再根据速度位移关系求解位移大小．

    解答 解：（1）匀速时，对金属杆受力分析，水平方向仅受拉力F和安培力FA
    由导体切割磁感线的规律得：E=BLv，根据$I=\frac{E}{R}$和FA=ILB，得：FA=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，
    由平衡条件F=FA，根据匀速时的速度v1=1m/s可得；
    F=FA=$\frac{0．{5}^{2}×0．{2}^{2}×1}{0.5}$N=0.02N；
    （2）金属杆在磁场外静止出发后，受重力、支持力和恒力F作用，合力为F．根据牛顿第二定律可知金属杆作匀加速直线运动．
    进入磁场后根据图线2，金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，最终匀速．
    金属杆进入磁场后，以向右为正，根据牛顿第二定律有：F-FA=ma，
    所以有：F-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$=ma，
    因进入速度较大，可知安培力大于恒力F，所以加速度为负，做减速运动，当速度减小时，加速度大小减小，加速度减小为零后，匀速运动．
    （3）金属杆以一定初速度进入磁场后的运动规律与图线中相同速度之后的运动规律相同．
    根据图线，变速运动的时间1.9s则说明金属杆进入磁场的初速为0.7m/s或1.3m/s（即变速运动时间为0.6s-2.5s之间）．
    磁场外，F=ma，a=2m/s2
    v2=2ad
    得d=0.12m或d=0.42m．
    答：（1）根据匀速运动的速度v1=1m/s，水平恒力F的大小为0.02N．
    （2）金属杆在磁场外静止出发后，受重力、支持力和恒力F作用，合力为F．根据牛顿第二定律可知金属杆作匀加速直线运动．进入磁场后根据图线2，金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，最终匀速．
    （3）d为0.12m或0.42m时，可使得金属杆进入磁场后经过t=1.9s时间变为匀速运动．

    点评 对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    4．如图所示，质量相等的A、B两个物块放在匀速转动的水平圆盘上，随圆盘一起相对静止做匀速圆周运动，则下列关系中正确的是（　　）
    A．它们所受的摩擦力FA=FBB．它们的线速度vA＜vB
    C．它们的运动周期TA＜TBD．它们的角速度ωA=ωB

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    5．已知某交变电流在一个周期内的波形如图所示，则该电流通过一阻值为10Ω的电阻时的发热功率是（　　）
    A．16WB．18WC．22.5WD．28W

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    2．有为同学在某次实验中，通过导线把完好的电流表、滑动变阻器、电阻Rx及三节干电池连成如图1所示的电路．他共用了5根导线；ab、cd、ef、gh和ij，由于混进了一根内部断开的导线，当合上开关S后，无论怎样移动变阻器的滑片，电流表读数均为零．

    （1）若用多用电表的直流电压档进行检查，合上开关S，那么选择开关最好置于B档．
    A．1V            B．5V              C．25V             D．250V
    （2）接下来在测量gh间直流电压时，红表笔应接g端．若测试结果如图2所示，则gh间直流电压是4.30V，其他四根导线两端的电压测量值为零，可以断定gh导线内部断开．
    （3）改电路故障如果用多用电表的欧姆档进行检查，请写出操作步骤：选择×1档，欧姆调零，断开电键，用欧姆表的表笔分别测量各段的阻值，无示数为内部断开，有示数为完好．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    9．一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t=0时刻开始，受到如图所示的水平外力作用，下列说法正确的是（　　）
    A．第1 s末物体的速度为2m/s
    B．第2s末外力做功的瞬时功率最大
    C．第1 s内与第2s内质点动量增加量之比为1：2
    D．第1 s内与第2s内质点动能增加量之比为4：5

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    5．某课外小组为了研究“电瓶车下坡自发电”，设计了一模拟装置，其工作原理如图甲所示，MN、PQ为水平放置的足够长平行光滑导轨，导轨间的距离L为0.5m，导轨左端连接一个阻值为2Ω的电阻R，将一根质量m为0.4kg的金属棒cd垂直地放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r大小为0.5Ω，导轨的电阻不计，整个装置放在方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中．现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动，当速度达到1m/s时，拉力的功率为0.4w，从此刻开始计时（t=0）并保持拉力的功率恒定，经过5.25s的时间金属棒达到2m/s的稳定速度．试求：
    （1）磁感应强度的大小；
    （2）从t=0～5.25s时间内电阻R上产生的焦耳热；
    （3）求出从t=0计时开始后金属棒的最大加速度大小，并在乙图中粗略的画出此过程中F随t变化的图象．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    12．如图所示．光滑的平行金属导轨轨道平面与水平面的夹角为θ，导轨上端接一阻值为R的电阻，导轨所在空间有垂直导轨平面向上的均匀磁场，有一质量为m、电阻为r的金属棒ab，放在导轨上，其余部分电阻不计．要使金属棒始终处于平衡状态，则磁场随时间变化的图象可能是（　　）
    A．B．C．D．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．关于固体、液体的性质和分子动理论，下列说法正确的是（　　）
    A．汽油的饱和气压随温度的升高而增大
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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

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    A．增大速度快速通过桥顶B．以任何速度匀速通过桥顶都可以
    C．以尽可能小的速度通过桥顶D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小

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