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16.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则(  )
A.金属棒将一直沿着竖直导轨上下振动
B.金属棒最终会静止在某一位置
C.金属棒每次从最高点运动到最低点的过程中,通过电阻R的电荷量均相等
D.金属棒每一次从最高点运动到最低点的过程中,在电阻R上产生的焦耳热依次减少

分析 金属棒下落过程中,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(金属棒速度不是零时)和电阻R产生的内能,再依据电量综合表达式q=$\frac{△∅}{R}$,结合能量守恒定律,即可一一求解.

解答 解:
AB、金属棒从最高点运动到最低点的过程中,减小的重力势能除转化为弹簧的弹性势能外,还产生内能,因此棒不可能一直沿着竖直导轨上下振动,最终将静止在某一位置,故A错误,B正确;
C、金属棒每次从最高点运动到最低点的过程中,由于产生内能,导致穿过线框的磁通量不相同,
依据q=I•△t=$\frac{E}{R+r}•△t$=$\frac{N\frac{△∅}{△t}}{R+r}$•△t=N$\frac{△∅}{R}$,可知,通过电阻R的电荷量均不相等,故C错误.
D、当金属棒下落到最底端时,重力势能转化为弹性势能和焦耳热,而棒每一次从最高点运动到最低点的过程中,重力势能、弹簧势能及动能之和,每次会减小,因此在电阻R上产生的焦耳热也会依次减少,故D正确.
故选:BD.

点评 考查能量守恒定律的内容,掌握棒每次回到原来位置,重力势能与弹簧势能之和会减小是解决这类问题的关键,注意弹性势能的变化,这点是往往被容易忽视的,同时理解电量的综合表达式的内容.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

16.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图1所示,由图可知其长度为51.15mm
(2)用螺旋测微器测量其直径如图2所示,由图可知其直径为4.698mm;

(3)测量其电阻
a.他先用多用电表进行测量,按照正确的步骤操作后,测量的结果如图3所示.读出其阻值大小为1000Ω.为了使多用电表测量的结果更准确,该同学接着测量前应该完成下列步骤中的D
A.换“×1”档再机械调零;          B.换“×1”档再欧姆调零;
C.换“×100”档再机械调零;       D.换“×100”档再欧姆调零
b.若该同学再用“伏安法”测量该电阻,所用器材如图3所示,其中电压表内阻约为5kΩ,电流表内阻约为5Ω,变阻器阻值为50Ω.图中部分连线已经连接好,为了尽可能准确地测量电阻,测量电路应该采用安培表内接法;为使测量电路的电压可调范围较宽,滑动变阻器应该采用分压接法.
c.请你在图4完成其余的连线.

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17.如图所示,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上,a、b带负电,电荷量均为-q,c带正电.整个系统置于水平方向的匀强电场中.已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态,则下列说法正确的是(  )
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B.场强E的大小等于$\frac{\sqrt{3}kq}{{L}^{2}}$,不能推算出C的电荷量
C.场强E的大小等于$\frac{2\sqrt{3}kq}{{L}^{2}}$,方向由C点垂直指向ab连线
D.场强E的大小等于$\frac{\sqrt{3}kq}{{L}^{2}}$,方向垂直通过ab连线指向C点

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

4.如图所示,一与水平面夹角为θ=37°的倾斜金属平行导轨有足够长的一部分(ab、cd虚线之间)处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B=2T;导轨宽度L=1m,底部连接一阻值为R1=2Ω的定值电阻,在磁场边界cd内侧附近用两个绝缘立柱挡住一质量为M=2kg,导轨间部分电阻为R2=3Ω的导体棒MN.现使一质量为m=0.5kg,导轨间部分电阻为r=0.3Ω的导体棒PQ从磁场上边界ab上方导体轨上某处自由下滑,进入磁场时的速度v0=3m/s.两导体棒始终与导轨接触良好,且垂直导轨放置,导轨电阻不计,不计一切摩擦,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)分析导体棒PQ进入磁场后的运动特点,并求导体棒PQ刚进入磁场时通过定值电阻R1的电流.
(2)导体棒MN受到立柱的最大弹力是多少?
(3)当导体棒MN受到立柱的弹力最小时,导体棒PQ的速度大小及电阻R1消耗的电功率是多少?

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(1)判断粒子是带正电荷还是负电荷?
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B.物体在运动过程中处于超重状态
C.物体的加速度大小为5m/s2
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