[题目]如图所示.间距l＝0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内．在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T.方向竖直向上和B2＝1 T.方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3 Ω.质量m1＝0.1 kg.长为l的相同导体杆K.S.Q分别放置在导轨上.S杆� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示，间距l＝0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内．在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T、方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3 Ω、质量m1＝0.1 kg、长为l的相同导体杆K，S，Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1，b2点，K，Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05 kg的小环．已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：

(1)小环所受摩擦力的大小；

(2)Q杆所受拉力的瞬时功率．

【答案】(1) (2)

【解析】试题分析：(1)以小环为研究对象，在环沿绳下滑过程中，受重力m2g和绳向上的摩擦力f，由牛顿第二定律知m2g－f＝m2a.

代入数据解得f＝m2(g－a)＝0.05×(10－6) N＝0.2 N.

(2)根据牛顿第二定律知，小环下滑过程中对绳的反作用力大小f′＝f＝0.2 N，所以绳上的张力FT＝0.2 N．设导体棒K中的电流为IK，则它所受安培力FK＝B1IKl，对导体棒K，由平衡条件知FT＝FK，所以电流IK＝A.

因为导体棒Q运动切割磁感线而产生电动势，相当于电源．等效电路如图所示，因K、S、Q相同，所以导体棒Q中的电流IQ＝2IK＝A

设导体棒Q运动的速度大小为v，则E＝B2lv

由闭合电路的欧姆定律知IQ＝

解得v＝5 m/s

导体棒Q沿导轨向下匀速下滑过程中，受安培力FQ＝B2IQl

由平衡条件知F＋m1gsin 37°＝FQ

代入数据解得F＝0.4 N

所以Q杆所受拉力的瞬时功率

P＝F·v＝0.4×5 W＝2 W．

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(2)连接好电路闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动;依次记录电流及相应的电压；根据实验数据作出的U-I图象由图可判断元件________ (填“X”或“Y”)是非线性原件。

(3)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Ω的定值电阻，测量待测电池组的电动势E和内阻r，如图(b)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00V，断开S2，读数为1.00V，利用图(a)可算出E=_______V，r=__________。(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。

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B. 电压表的示数为55V

C. 仅减弱光敏电阻R的光照强度，则原线圈输入功率减小

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（2）S闭合时，电流表示数；

（3）发电机正常工作时，通过电阻R的电流最大值是多少？R上所消耗的电功率是多少？

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A. 悬线竖直，FT＝mg

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