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    如图4-15所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示)，R1=4 Ω、R2=8 Ω(导轨其他部分电阻不计).导轨OAC的形状满足y=2sin(x)(单位：m).磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0 m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻.求：(1)外力F的最大值；(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系.

    图4-15

    解：(1)金属棒匀速运动，F外=F安=BIL=B2L2v/R总          ①

    Lmax=2sin90°=2 m,                                     ②

    R总=Ω,                                            ③

    故Fmax=0.3 N.

    (2)P1==1 W

    (3)金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化y=2sin(x),  ④

    且x=vt,                                             ⑤

    E=BLv,                                              ⑥

    故I=sin(t).

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    （2009?徐汇区模拟）某研究性实验小组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力（风力）的影响因素，进行了模拟实验研究．如图为测定风力的实验装置图．其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大；一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点，另一端悬挂小球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在C点接触，OC=H；有风时细金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点（如图中虚线所示，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触）．
    （1）已知电源电动势为E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与O点与C点相连，球P的质量为m，重力加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系为F=
    mgL
    EH
    U
    mgL
    EH
    U
    ．
    （2）研究小组的同学猜想：风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关，于是他们进行了实验后获得了如下数据：（下表中风速v的单位为m/s，电压U的单位为V，球半径r的单位为cm．）
    根据表中数据可知，风力大小F与风速大小和球半径r的关系是
    F=kvr
    F=kvr
    ．
    10 15 20 30
    0.25 9.60 14.5 19.1 28.7
    0.50 2.40 3.60 4.81 7.19
    0.75 1.07 1.61 2.13 3.21
    1.00 0.60 0.89 1.21 1.82

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2007?肇庆二模）某研究性学习小组，为了探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力（风力）的影响因素，进行了模拟实验研究．如图为测定风力的实验装置图，其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝电阻较大；一质量和电阻都不计的细长细长裸金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在C点接触，OC=H；有风时金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点（如图中虚线所示）．细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触．
    （1）已知电源的电动势为E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连，球P的质量为m，重力加速度为g，由此可以推得风力大小F与电压表示数的关系式为F=
    mgL
    EH
    U
    mgL
    EH
    U
    ．
    （2）研究小组的同学猜想：风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因素有关，于是他们进行了如下的实验：
    实验一：使用同一球，改变风速，记录了在不同风速下电压表的示数．
    表一  球半径r=0.50cm
    风速（m/s） 10 15 20 30
    电压表示数（V） 2.40 3.60 4.81 7.19
    由表一数据可知：在球半径一定的情况下，风力大小与风速的关系是
    风力大小与风速成正比
    风力大小与风速成正比
    ．
    实验二：保持风速一定，换用同种材料、不同半径的实心球，记录了在球半径不同情况下电压表的示数．
    表二  风速v=10m/s
    球半径（cm） 0.25 0.50 0.75 1.00
    电压表示数（V） 9.60 2.40 1.07 0.60
    由表二数据可知：在风速一定的情况下，风力大小与球半径的关系是
    成正比
    成正比
    ．（球体积公式V=
    4
    3
    πr3    ）
    （3）根据上述实验结果可知风力的大小F与风速大小v、球半径r的关系式为
    F=kvr，式中k为常数
    F=kvr，式中k为常数
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    某同学在进行“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”课题实验时，用如图1甲所示装置进行了如下的试验：让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆，在弹簧振子的小球上安装一枝笔，下面放一条纸带，当小球振动时，垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带，加速度的大小为a，这时笔在纸条上画出如图1乙所示的一条曲线，请根据图乙中所测得的长度S1、S2，写出计算弹簧振子振动周期的表达，T=
     
    ．
    换用不同质量的小球实验，分别得到弹簧振子小球的质量与振动周期丁对应的数据，如下表：
    次    数 1 2 3 4 5
    小球质量m/kg O．05 0.10 O．15 O．20 0.25
    振动周期T/s O．50 O．70 0.86 1.01 1.11
    T2
    s2
    		 0.25 0.49 O．74 1.02 1.23
    根据上表数据，为直观反应T与m研间的关系，请在图2的方格坐标纸中选择适当的物理量建立坐标系，并作出图线．从图线可以得到该实验中弹簧振子振动的周期与小球质量的关系式是
     
    ．
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图4-15所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长0.5 m，小球质量为3.0 kg.现给小球一初速度，使它做圆周运动，若小球通过轨道最低点a处的速度为va=4 m/s，通过轨道最高点b处的速度为vb=2 m/s，取g=10 m/s2，则小球在最低点和最高点时对细杆作用力的情况是（    ）

    图4-15

    A.a处是拉力，竖直向上，大小为126 N       B.a处是拉力，竖直向下，大小为126 N

    C.b处是拉力，竖直向上，大小为6 N         D.b处是拉力，竖直向下，大小为6 N

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