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    14．电磁弹是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明．如图甲所示，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界．t=0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B=B0+kt（k为大于零的常数）．空气阻力忽略不计．
    （1）求t=0时刻，线框中感应电流的功率P；
    （2）若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，证明：载物线框匝数越多，t=0时线框加速度越大．

    分析 （1）先计算出线框中感应电动势，再代入功率的公式计算出线框中感应电流的功率P；
    （2）先计算出n匝线框中感应电动势，从而计算出安培力的大小，再由牛顿第二定律算出加速度来证明：载物线框匝数越多，t=0时线框加速度越大．

    解答 解：（1）t=0时刻线框中的感应电动势，由法拉第电磁感应定律得
    ${E}_{0}=\frac{△B}{△t}{L}^{2}$
    功率$P=\frac{{E}^{2}}{R}$=$\frac{{k}^{2}{L}^{4}}{R}$；
    （2）n匝线框中时刻产生的感应电动势
    ${E}_{0}=n\frac{△Φ}{△t}$
    线框的总电阻R总=nR
    线框中的感应电流$I=\frac{{E}_{0}}{{R}_{总}}$
    t=0时刻线框受到的安培力F=nB0IL
    设线框的加速度为a，根据牛顿第二定律有
    F=（nm+M）a
    解得：$a=\frac{k{B}_{0}{L}^{3}}{（\frac{M}{n}+m）R}$
    可知n越大，a越大
    证得：若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，载物线框匝数越多，t=0时线框加速度越大．
    答：（1）求t=0时刻，线框中感应电流的功率P为$\frac{{k}^{2}{L}^{4}}{R}$；
    （2）证明过程见解析．

    点评 这是一道结合现代科技的电磁感应的综合应用题，利用法拉第电磁感应定律求解感应电动势的大小，再分析受力情况，结合牛顿第二定律，求解加速度，综合性较强，难度较大．

    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．（1）用伏安法测某一电阻时，如果采用如图所示的甲电路，测量值为R1，如果采用乙电路，测量值为R2，那么R1、R2与真实值R之间满足关系C
    A．R1＞R＞R2     B．R＞R1＞R2
    C．R1＜R＜R2 D．R＜R1＜R2
    （2）若所用电压表内阻为5000Ω，电流表内阻为0.5Ω．当测量10Ω左右的电阻时，宜采用甲电路．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    5．下列说法正确的是（　　）
    A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
    B．根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大，光子的能量越小
    C．由波尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时只能辐射特定频率的光子
    D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
    E．天然放射现象与原子核内部变化有关

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    2．跳伞运动员从地面上空附近的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的v-t图，试根据图象可知，运动员在开启降落伞前的运动
    不是（选填“是”，“不是”）自由落体运动，估算前14s内运动员下落的高度是160m．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．在下面所说的物体运动情况中，可能出现的是（　　）
    A．物体在某一时刻速度很大，但加速度为零
    B．物体在某一时刻运动速度很小，但加速度很大
    C．运动的物体在某一时刻速度为零，而加速度不为零
    D．做匀加速直线运动的物体，加速度方向与速度方向相反

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    19．在绝缘水平面上，放一质量为m=2.0×10-3kg的带正电滑块A，所带电量为q=1.0×10-7C，在滑块A的左边?处放置一个不带电、质量M=4.0×10-3kg的绝缘滑块B，B的左端接触（不连接）于固定在竖直墙壁的轻弹簧上，轻弹簧处于自然状态，弹簧原长s=0.05m，如图所示．在水平方向加一水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E=4.0×105N/C，滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞，设碰撞时间极短，碰撞后结合在一起共同运动的速度为v=1m/s，两物体一起压缩弹簧至最短处（弹性限度内）时，弹簧的弹性势能E0=3.2×10-3J．设两滑块体积大小不计，与水平面间的动摩擦因数为μ=0.50，摩擦不起电，碰撞不失电，g取10m/s2．求：
    （1）两滑块在碰撞前的瞬时，滑块A的速度；
    （2）滑块A起始运动位置与滑块B的距离l；
    （3）B滑块被弹簧弹开后距竖起墙的最大距离sm．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．下列关于运动的相关描述中正确的是（　　）
    A．在某段时间内，质点运动的位移为零，该质点一定是静止的
    B．研究足球比赛中运动员踢出的“香蕉球”运动时，足球不能视为质点
    C．在直线运动中，质点位移的大小一定等于其路程
    D．匀速直线运动的物体在任意时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    3．李华同学的爸爸是个电气工程师，李华经常看到爸爸在用如图1所示的多用电表进行一些测量．在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到如图2所示的二极管的负极．
    （1）李华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的×1档，经过欧姆调零之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光，如图3所示；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光．这说明二极管的负极是短管角（填写“长管脚”或者“短管脚”）所连接的一极．
    （2）李华同学的好奇心一下子就被激发起来了．他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的×1档，×10档，×100档，×1K档分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越小（填写“大”或者“小”），请帮助他分析一下具体的原因亮度小说明功率小，对二极管来说，根据P=I2R可以知道其中通过的电流就较小，根据全电路欧姆定律可知，$I=\frac{E}{{R_Ω^{\;}+R}}$这说明从×1档，×10档，×100档到×1K档，多用电表的内阻越来越大．．
    （3）爸爸说，欧姆表内的电池用过了一段时间，电动势稍微减小，内电阻可能增大很多倍．自己可以设计实验测量一下电动势和内电阻．李华立刻准备设计实验方案进行相关测量，现在备有如下器材可供选择：
    A．干电池1节      B．滑动变阻器（0～20Ω）　 C．滑动变阻器（0～1kΩ）
    D．电压表（0～3V）   E．电流表（0～0.6A）　     F．电流表（0～3A）
    G．开关、导线若干
    ①其中滑动变阻器应选B，电流表应选E．（只填器材前的序号）
    ②为了最大限度的减小实验误差，请在图4虚线框中画出该实验最合理的电路图．
    ③某同学根据实验数据画出的U-I图象如图5所示．由图象可得电池的电动势为1.5V，内电阻为0.5Ω．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    4．某同学用多用电表测金属丝的阻值，操作过程如下：

    （1）将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔，选择开关旋至电阻挡“×10”挡位．
    （2）将红、黑表笔短接，调节B旋钮（填图甲中的“A”、“B”），使欧姆表指针对准电阻的0刻线处（填“0刻线”或“∞刻线”）．
    （3）把红、黑表笔分别与金属丝的两端相接，此时多用电表的示数如图乙所示
    （4）为了使金属丝的阻值读数更准确一些，该同学应将选择开关旋至电阻挡×1（填“×1”或“×1k”）挡位，重新进行欧姆调零．
    （5）重新测量得到的结果如图丙所示，金属丝的电阻为6Ω．

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