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    精英家教网如图甲所示，在光滑绝缘水平面内的坐标系xoy中，在0≤x＜1.0m区域内存在匀强磁场，磁感应强度B=2.0T，磁场方向垂直向里．一质量为m=1.0kg、边长为L=0.50m、总电阻为R=1.0Ω的正方形线框静止于xoy平面内，线框的一边与Y轴重合．现让线框在沿x轴正方向的外力F作用下，从静止开始以加速度a=1.0m/s2沿x轴正方向作匀加速直线运动．求：
    （1）线框刚好全部出磁场前瞬间的发热功率P为多少？
    （2）规定x正方向为F的正方向，试在图乙给出的坐标纸上作出外力F随时间t的图象（不要求有计算过程，但必须标明各段的起始坐标值，取
    		3
    =1.7，
    		2
    =1.4）
    分析：（1）线框刚好全部出磁场前瞬间运行的位移为3l，根据匀变速直线运动的速度位移公式求出线框出磁场瞬间的速度，从而求出感应电动势大小，根据P=
    E2
    R
    求出发热功率．
    （2）进磁场的过程中速度均匀增大，则电动势均匀增大，电流均匀增大，导致安培力均匀增大，根据牛顿第二定律求出拉力F随时间的表达式，从而得出进磁场过程中F-t的关系图象，完全进磁场的过程中，不受安培力，拉力不变，根据牛顿第二定律求出拉力的大小，出磁场的过程中，速度、电动势、电流继续均匀增大，则安培力继续均匀增大，根据牛顿第二定律求出F随时间的关系式，从而得出各时间段F随t的关系图线．
    解答：解：（1）设线框刚出磁场时速度为v
    由运动学公式可得v2=6al 
    由法拉第电磁感应定律 E=Blv 
    由电热功率公式有 P=
    E2
    R

    解得 P=
    6B2l3a
    R
    =3W    ．
    （2）每段图象
    精英家教网
    答：（1）线框刚好全部出磁场前瞬间的发热功率P为3W．
    （2）外力F随时间t的图象如图．
    点评：本题的难点在于求出各时间段内F随t的关系式，通过关系式得出各时间段内的F-t图线．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    精英家教网[选做题]本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．
    A．（模块3-3）
    （1）下列说法正确的是
     

    A．当气体被压缩时，分子间距离变小，表现为斥力，所以必需用力才能压缩
    B．液晶并不是晶体，但具有晶体一样的光学各向异性
    C．迅速压缩气体时，气体温度一定升高
    D．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜的面积为S，则油酸分子的直径d=
    VS

    （2）（4分）已知铁的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N0．试求一块边长为d的正方形铁块中含有铁原子的个数为
     
    ．
    （3）如图甲所示，筒形绝热气缸平放在水平面上，用绝热的活塞封闭一部分气体．活塞的横截面积为S，质量为m，外界大气压强恒为P0．活塞与气缸之间无摩擦且不漏气，气缸内有一个电阻丝可以给气体加热．现把气缸立起来，如图乙所示，发现活塞下降距离为h，则立起后气缸内气体分子势能
     
    （填“变大”、“变小”或“不变”）；当电阻丝通电后产生的热量为Q时，活塞刚好回到原来的位置处于平衡，则在此过程中，气体内能增加了
     
    ．（用题中已知物理量符号表示）
    B．（模块3-4）
    （1）下列说法正确的是：
     

    A．全息照相利用了光的偏振原理
    B．亮度相同的紫光与红光不会发生干涉现象
    C．X射线的比紫外线更容易发生干涉现象
    D．地面上的人发现，坐在高速离开地球的火箭里的人新陈代谢变慢了，而火箭里的人发现地面上的人新陈代谢也变慢了．
    （2）（4分）有一束复色光中含有两种单色光，在真空中a光的波长大于b光的波长．若让此复色光通过半圆形玻璃砖，经过圆心O射向空气，则下列四个光路图中符合实际情况的有：
     

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    （3）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻波刚好传播到x=6m处的质点A，如图所示，已知波的传播速度为48m/s．请回答下列问题：
    ①从图示时刻起再经过
     
    s，质点B第一次处于波峰；
    ②写出从图示时刻起质点A的振动方程：
     
    ．
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    C．（模块3-5）（1）下列说法正确的有
     

    A．单色光从光密介质进入光疏介质，光子的能量不变
    B．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，从而揭示出原子核具有复杂结构
    C．当氢原子核外电子从第3能级跃迁到第4能级时，氢原子一定吸收能量，电子的动能增大
    D．在光电效应实验中，入射光强度越强，产生的光电子初动能就越大
    （2）先完成下列核反应方程，再回答题．1327Al+24He→1430Si+01n+
     
    ；
    该核反应所属核反应类型是
     

    A．衰变            B．人工转变            C．裂变
    （3）光滑水平面上一个质量为0.2kg的小球A，以3m/s的速度与另一个质量为0.4kg的静止小球B发生正碰，碰后小球A的速度大小变为1m/s，与原来速度方向相反，则在碰撞过程中，小球A的动量变化大小为
     
    kg?m/s，碰后小球B的速度大小为
     
    m/s．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于A位置．现将一重物轻轻地放在活塞上，活塞最终静止在如图乙所示的B位置．设分子之间除相互碰撞以外的作用力可忽略不计，则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较（　　）

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2011?江苏模拟）[选做题]本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．
    A．（选修模块3-3）
    （1）由以下数据能估算出水分子直径的是
    D
    D

    A．水的质量、水的体积和阿伏加德罗常数
    B．水的质量、水的密度和阿伏加德罗常数
    C．水的摩尔质量和阿伏加德罗常数
    D．水的摩尔体积和阿伏加德罗常数
    （2）如图乙所示，用一根与绝热活塞相连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动，气缸开口向上，内封闭一定质量的气体（分子间的相互作用力忽略不计），缸内活塞可以无摩擦移动且不漏气，现将细线剪断，让气缸自由下落，下列说法正确的是
    BD
    BD

    A．气体压强减小，气体对外界做功
    B．气体压强增大，外界对气体做功
    C．气体体积增大，气体内能减小
    D．气体体积减小，气体内能增大
    （3）如图甲所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，此时活塞处于平衡状态，气体的温度为T1．现通过电热丝缓慢加热气体，在气体吸收热量为Q的过程中，气体对活塞做功的大小为W．已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：
    ①气体的压强；
    ②加热过程中气体的内能增加量；
    B．（选修模块3-4）
    （1）下列说法中正确的是
    AC
    AC
    ．
    A．激光比普通光源的相干性好
    B．紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度
    C．在光的衍射实验中，出现明条纹的地方光子到达的概率较大
    D．接收电磁波时首先要进行调频
    （2）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图丙中虚线所示，则：
    A．质点P的运动方向向右
    B．波的周期可能为0.27s
    C．波的传播速度可能为630m/s
    D．波的频率可能为1.25Hz
    （3）如图丁所示，ABC为玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，∠B=60°，BC=3cm，一条平行于AC边的光线从O点垂直射向棱镜，OC=2cm，已知棱镜对光的折射率为n=1.5，试求光线在棱镜内传播的最短时间是多少？
    C． （选修模块3-5）
    （1）正电子（PET）发射计算机断层显像的基本原理是：将放射性同位素
     
    15
    8
    O    注入人体，参与人体的代谢过程．
     
    15
    8
    O    在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：
    ①写出
     
    15
    8
    O    的衰变的方程式
     
    15
    8
    O→
     
    15
    7
    N+
     
    0
    1
    e
     
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    8
    O→
     
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    7
    N+
     
    0
    1
    e
    ．
    ②将放射性同位素
     
    15
    8
    O    注入人体，
     
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    O    的主要用途
    B
    B

    A．利用它的射线       B．作为示踪原子
    C．参与人体的代谢过程  D．有氧呼吸
    ③PET中所选的放射性同位素的半衰期应
    短
    短
    ．（填“长”或“短”或“长短均可”）
    （2）一辆小车在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向右运动，小车的质量为M=100kg，一质量为m=50kg的人从小车的右端迎面跳上小车，接触小车前的瞬间人的水平速度大小为v2=5.6m/s．求人跳上小车后，人和小车的共同速度和人跳上小车的过程中人对小车做的功．

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    科目：高中物理 来源：2010-2011学年重庆市高三上学期期中考试（理综）物理部分 题型：选择题

    如图甲所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于A位置。现将一重物轻轻地放在活塞上，活塞最终静止在如图乙所示的B位置。设分子之间除相互碰撞以外的作用力可忽略不计，则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较

    A．气体的压强可能相同

    B．气体的内能可能相同

    C．单位体积内的气体分子数一定增多

    D．每个气体分子的速率一定增大

     

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    科目：高中物理 来源：江苏模拟 题型：问答题

    [选做题]本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．
    A．（选修模块3-3）
    （1）由以下数据能估算出水分子直径的是______
    A．水的质量、水的体积和阿伏加德罗常数
    B．水的质量、水的密度和阿伏加德罗常数
    C．水的摩尔质量和阿伏加德罗常数
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    D．水的摩尔体积和阿伏加德罗常数
    （2）如图乙所示，用一根与绝热活塞相连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动，气缸开口向上，内封闭一定质量的气体（分子间的相互作用力忽略不计），缸内活塞可以无摩擦移动且不漏气，现将细线剪断，让气缸自由下落，下列说法正确的是______
    A．气体压强减小，气体对外界做功
    B．气体压强增大，外界对气体做功
    C．气体体积增大，气体内能减小
    D．气体体积减小，气体内能增大
    （3）如图甲所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，此时活塞处于平衡状态，气体的温度为T1．现通过电热丝缓慢加热气体，在气体吸收热量为Q的过程中，气体对活塞做功的大小为W．已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：
    ①气体的压强；
    ②加热过程中气体的内能增加量；
    B．（选修模块3-4）
    （1）下列说法中正确的是______．
    A．激光比普通光源的相干性好
    B．紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度
    C．在光的衍射实验中，出现明条纹的地方光子到达的概率较大
    D．接收电磁波时首先要进行调频
    （2）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图丙中虚线所示，则：
    A．质点P的运动方向向右
    B．波的周期可能为0.27s
    C．波的传播速度可能为630m/s
    D．波的频率可能为1.25Hz
    （3）如图丁所示，ABC为玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，∠B=60°，BC=3cm，一条平行于AC边的光线从O点垂直射向棱镜，OC=2cm，已知棱镜对光的折射率为n=1.5，试求光线在棱镜内传播的最短时间是多少？
    C． （选修模块3-5）
    （1）正电子（PET）发射计算机断层显像的基本原理是：将放射性同位素
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    O    注入人体，参与人体的代谢过程．
     158
    O    在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：
    ①写出
     158
    O    的衰变的方程式______．
    ②将放射性同位素
     158
    O    注入人体，
     158
    O    的主要用途______
    A．利用它的射线       B．作为示踪原子
    C．参与人体的代谢过程  D．有氧呼吸
    ③PET中所选的放射性同位素的半衰期应______．（填“长”或“短”或“长短均可”）
    （2）一辆小车在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向右运动，小车的质量为M=100kg，一质量为m=50kg的人从小车的右端迎面跳上小车，接触小车前的瞬间人的水平速度大小为v2=5.6m/s．求人跳上小车后，人和小车的共同速度和人跳上小车的过程中人对小车做的功．

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