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    如图13所示，两根互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，相距为L=0.5 m，在导轨的一端接有阻值R=0.3 Ω的电阻，在x≥0一侧存在一与水平面垂直的均匀磁场，磁感应强度B=1 T.一质量m=2 kg的金属杆垂直放置在导轨上，金属杆的电阻r=0.2 Ω，导轨电阻不计.当金属杆以v0=4 m/s的初速度进入磁场的同时，受到一个水平向右的外力作用，且外力的功率P恒为18 W，经过2 s金属杆达到最大速度.求：

    图13

    （1）金属杆达到的最大速度vm;

    （2）在这2 s时间内回路产生的热量Q；

    （3）当速度变为5 m/s  时，金属杆的加速度a.

    解析：（1）金属杆达到最大速度vm时，外力F与安培力平衡，则F=BImL                ①

    外力的功率P=Fvm                                                             ②

    根据感应电动势公式和闭合电路欧姆定律得Im=                             ③

    由以上各式联立可得vm==6 m/s.                                   ④

    （2）金属杆在从开始到达到最大速度的过程中，根据动能定理可得

    WF-W安=mvm2-mv02                                                        ⑤

    又WF=Pt                                                                     ⑥

    克服安培力做的功等于回路产生的电能，即W安=Q，                               ⑦

    故由以上几式解得Q=16 J.                                                      ⑧

    （3）当v=5 m/s时，由牛顿第二定律，有F-BIL=ma且F=    I=            

    由以上几式解得a==0.55 m/s2.                                    

    答案：（1）6 m/s （2）16 J （3）0.55 m/s2


    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）游标卡尺和螺旋测微器是两种常用的测量长度的精密仪器．如图甲所示的游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度，甲图示状态的读数是
    13.55
    13.55
    mm；用如图乙所示螺旋测微器测量一根金属丝的直径的读数是
    0.678
    0.678
    mm．

    （2）在“验证力的平行四边形定则“实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某-点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉像皮条．某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
    A．两根细绳必须等长
    B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
    C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
    D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
    E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置
    其中正确的是
    CE
    CE
    ．（填人相应的字母）
    （3）利用如图丙所示的装置可测量弹簧的劲度系数．一小平面镜B（可视为一点）竖直固定在物块P上，它们的总质量为m．现将P紧靠着直立的弹簧上端，用插销K固定，此时弹簧处于自然长度，从固定的点光源S发出的光经过平面镜反射后在竖直标尺的A点形成一小光斑．松开插销K，发现最终小光斑稳定在标尺上某点，该点到A点的距离为h．已知点光源S与平面镜的水平距离为L0，标尺与平面镜的水平距离为L，则该弹簧的劲度系数为
    L+L0
    hL0
    mg
    L+L0
    hL0
    mg
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）（6分）某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为50HZ，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3……。各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，则①物体做        的运动，②物体通过1计数点的速度1=      m/s；③物体运动的加速度为a =         m/s2.

    （2）(6分)在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某  小组得出如图所示的图（F与AO共线），图中         是F1与F2合成的理论值；      是F1与F2合成的实际值，在实验中如果将两个细绳套换成两根橡皮条，那么实验结果是否变化？

    答：         （填“变”或“不变”）。

       （3）(10分)某同学设计了一个探究加速度与物体所  受合外力F及质量M的关系实验。图为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。

    ①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如表1所示。

            表1

    次数

    1

    2

    3

    4

    5

    小车加速度a/(m•s-2)

    1.98

    1.48

    1.00

    0.67

    0.50

    小车质量M/kg

    0.25

    0.33

    0.50

    0.75

    1.00

    质量倒数/kg-1

    4.00

    3.00

    2.00

    1.33

    1.00

     

     

     

     

     

     

    根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线。从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是             。

    ②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作  小车的合外力F，作出a－F图线如图所示，试分析图线不过原点的原因是          。

    ③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做

                    法。

     

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    科目：高中物理 来源：2011-2012学年福建省福州八中第一学期期末考试物理卷 题型：实验题

    （1）（6分）某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为50HZ，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3……。各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，则①物体做       的运动，②物体通过1计数点的速度1=     m/s；③物体运动的加速度为a =         m/s2.

    （2）(6分)在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某 小组得出如图所示的图（F与AO共线），图中         是F1与F2合成的理论值；     是F1与F2合成的实际值，在实验中如果将两个细绳套换成两根橡皮条，那么实验结果是否变化？
    答：        （填“变”或“不变”）。

    （3）(10分)某同学设计了一个探究加速度与物体所 受合外力F及质量M的关系实验。图为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。

    ①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如表1所示。    

    次数
    		1
    		2
    		3
    		4
    		5
    小车加速度a/(m?s-2)
    		1.98
    		1.48
    		1.00
    		0.67
    		0.50
    小车质量M/kg
    		0.25
    		0.33
    		0.50
    		0.75
    		1.00
    质量倒数/kg-1
    		4.00
    		3.00
    		2.00
    		1.33
    		1.00

    根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线。从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是             。
    ②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作 小车的合外力F，作出a－F图线如图所示，试分析图线不过原点的原因是          。

    ③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做
                    法。

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    科目：高中物理 来源：2011-2012学年福建省第一学期期末考试物理卷 题型：选择题

    （1）（6分）某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为50HZ，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3……。各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，则①物体做        的运动，②物体通过1计数点的速度1=      m/s；③物体运动的加速度为a =          m/s2.

    （2）(6分)在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某  小组得出如图所示的图（F与AO共线），图中         是F1与F2合成的理论值；      是F1与F2合成的实际值，在实验中如果将两个细绳套换成两根橡皮条，那么实验结果是否变化？

    答：         （填“变”或“不变”）。

       （3）(10分)某同学设计了一个探究加速度与物体所  受合外力F及质量M的关系实验。图为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。

    ①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如表1所示。

             表1

    次数

    1

    2

    3

    4

    5

    小车加速度a/(m•s-2)

    1.98

    1.48

    1.00

    0.67

    0.50

    小车质量M/kg

    0.25

    0.33

    0.50

    0.75

    1.00

    质量倒数/kg-1

    4.00

    3.00

    2.00

    1.33

    1.00

     

     

     

     

     

     

    根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线。从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是              。

    ②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作  小车的合外力F，作出a－F图线如图所示，试分析图线不过原点的原因是          。

    ③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做

                     法。

     

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