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两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L,足够长,在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd,它们的质量分别为2m、m,电阻阻值均为R(金属导轨及导线的电阻均可忽略不计),整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中.
(1)现把金属棒ab锁定在导轨的左端,如图甲,对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F,使金属棒cd向右沿导轨运动,当金属棒cd的运动状态稳定时,金属棒cd的运动速度是多大?
(2)若对金属棒ab解除锁定,如图乙,使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0,当它们的运动状态达到稳定的过程中,流过金属棒ab的电量是多少?整个过程中ab和cd相对运动的位移是多大?
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(1)当cd棒稳定时,恒力F和安培力大小相等,方向相反,以速度v匀速度运动,有:
  F=BIL  ①
I=
BLv
2R
 ②
联立得:v=
2FR
B2L2
 ③
(2)ab棒在安培力作用下加速运动,而cd在安培力作用下减速运动,当它们的速度相同,达到稳定状态时,回路中的电流消失,ab,cd棒开始匀速运动.
设这一过程经历的时间为t,最终ab、cd的速度为v′,通过ab棒的电量为Q.
则对于ab棒,由动量定理得:BILt=2mv′,
又It=Q
即:BLQ=2 mv′④
同理,对于cd棒:-BILt=mv′-mv0  即:BLQ=m(v0-v′) ⑤
由④⑤两式得:Q=
2mv0
3BL
 ⑥
设整个过程中ab和cd的相对位移为S,由法拉第电磁感应定律得:E=
△Φ
t
=
BLS
t
 ⑦
流过ab的电量:Q=
E
2R
t
 ⑧
由⑥⑦⑧两式得:S=
4mv0R
3B2L2
 ⑨
答:
(1)金属棒cd的运动速度是
2FR
B2L2

(2)流过金属棒ab的电量是
2mv0
3BL
.整个过程中ab和cd相对运动的位移是
4mv0R
3B2L2
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

水平固定的两根足够长的平行光滑杆AB和CD,两杆之间的距离为d,两杆上各穿有质量分别为m1=4kg和m2=2kg的小球,两小球之间用一轻质弹簧连接,弹簧的自由长度也为d.开始时,弹簧处于自然伸长状态,两小球静止,如图(a)所示.现给小球m1一沿杆向右方向的瞬时冲量,以向右为速度的正方向,得到m1的速度--时间图象为如图(b)所示的周期性图象(以小球m1获得瞬时冲量开始计时).

(1)在图(b)中作出小球m2的速度-时间图象;
(2)若在光滑杆上小球m2左侧较远处还穿有另一质量为m3=2kg的小球,该小球在某一时刻开始向右匀速运动,速率为v=4m/s,它将遇到小球m2并与m2结合在一起运动,求:在以后的过程中,弹簧弹性势能的最大值的范围?

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科目:高中物理 来源: 题型:

水平固定的两根足够长的平行光滑杆MN、PQ,两者之间的间距为L,两光滑杆上分别穿有一个质量分别为MA=0.1kg和MB=0.2kg的小球A、B,两小球之间用一根自然长度也为L的轻质橡皮绳相连接,开始时两小球处于静止状态,轻质橡皮绳处于自然伸长状态,如图(a)所示.现给小球A一沿杆向右的水平瞬时冲量I,以向右为速度正方向,得到A球的速度-时间图象如图(b)所示.(以小球A获得瞬时冲量开始计时,以后的运动中橡皮绳的伸长均不超过其弹性限度.)
(1)求瞬时冲量I的大小;
(2)在图(b)中大致画出B球的速度-时间图象;
(3)若在A球的左侧较远处还有另一质量为MC=0.1kg小球C,某一时刻给C球4m/s的速度向右匀速运动,它将遇到小球A,并与之结合在一起运动,试定量分析在各种可能的情况下橡皮绳的最大弹性势能.

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科目:高中物理 来源: 题型:

水平固定的两个足够长的平行光滑杆MN、PQ,两者之间的间距为L,两光滑杆上分别穿有一个质量分别为MA=0.1kg和MB=0.2kg的小球A、B,两小球之间用一根自然长度也为L的轻质橡皮绳相连接,开始时两小球处于静止状态,如图1所示.现给小球A一沿杆向右的水平速度v0=6m/s,以向右为速度正方向,以小球A获得速度开始计时得到A球的v-t图象如图2所示.(以后的运动中橡皮绳的伸长均不超过其弹性限度.)
(1)在图2中画出一个周期内B球的v-t图象(不需要推导过程);
(2)若在A球的左侧较远处还有另一质量为MC=0.1kg粘性小球C,当它遇到小球A,即能与之结合在一起.某一时刻开始C球以4m/s的速度向右匀速运动,在A的速度为向右大小为2m/s时,C遇到小球A,则此后橡皮绳的最大弹性势能为多少?
(3)C球仍以4m/s的速度向右匀速运动,试定量分析在C与A相遇的各种可能情况下橡皮绳的最大弹性势能.

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科目:高中物理 来源: 题型:

水平固定的两根足够长的平行光滑杆AB和CD,两杆之间的距离为d,两杆上各穿有质量分别为m1=1kg和m2=2kg的小球,两小球之间用一轻质弹簧连接,弹簧的自由长度也为d.开始时,弹簧处于自然伸长状态,两小球静止,如图(a)所示.现给小球m1一沿杆向右方向的瞬时初速度,以向右为速度的正方向,得到m1的v-t图象为如图(b)所示的周期性图线(以小球m1获得瞬时速度开始计时).
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(1)求出在以后的过程中m2的速度范围;    
(2)在图(b)中作出小球m2的v-t图象;
(3)若在光滑杆上小球m2右侧较远处还穿有另一质量为m3=3kg的小球,该小球在某一时刻开始向左匀速运动,速率为v=4m/s,它将遇到小球m2并与m2结合在一起运动,求:在以后的过程中,弹簧弹性势能的最大值的范围?

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2011?泗阳县一模) (选做题)本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在相应答题区域内作答.若三题都做,则按A、B两题评分.
A.(选修3-3模块)
(1)以下说法中正确的是
A.物体内能取决于温度、体积和物质的量
B.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
C.浸润和不浸润均是分子力作用的表现
D.液晶对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化
(2)如图所示,气缸内封闭一定质量的某种理想气体,活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡,已知活塞距缸口0.2m,活塞面积10cm2,大气压强1.0×105Pa,物重50N,活塞质量及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度,使活塞刚好升到缸口,封闭气体吸收了60J的热量,同时气体对外做功10J的功,则封闭气体的压强将
不变
不变
选填“增加”、“减小”或“不变”),气体内能变化量为
50
50
J.
(3)用油膜法测量分子大小的实验中,将浓度为的一滴油酸溶液,轻轻滴入水中,稳定后形成了一层单分子油膜,测得一滴油酸溶液的体积为V0,形成的油膜面积为S,则油酸分子的直径约为多少?如果把油酸分子看成是球形的,该滴油酸分子数约为多少?
B.(选修3-4模块)
(1)下列说法中正确的有
A.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的
B.水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
C.在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D.声源向静止的观察者运动,观察者接收到的频率小于声源的频率
(2)如图1所示为一个向右传播的t=0时刻的横波波形图,已知波从O点传到D点用0.2s,该波的波速为
10
10
 m/s,频率为
2.5
2.5
 Hz;t=0时,图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中,向y轴正方向运动的速率最大的质点是
D
D

(3)图2示是一透明的圆柱体的横截面,其半径R=20cm,折射率为
3
,AB是一条直径,今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体,试求:
①光在圆柱体中的传播速度;
②距离直线AB多远的入射光线,折射后恰经过B点.
C.(选修模块3-5)
(1)下列说法正确的是
A.康普顿效应进一步证实了光的波动特性
B.为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量的量子化
C.经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
D.天然放射性元素的半衰期与环境的温度有关
(2)90234Th是不稳定的,能自发地发生衰变.
①完成90234Th衰变反应方程90234Th→91234Pa+.
90234Th衰变为86222Rn,共经过
3
3
  次α衰变,
2
2
 次β衰变.
(3)光滑水平上有A、B两辆小车,A、B两车上分别固定一根条形磁铁和两根条形磁铁(条形磁铁是相同的),已知A车(包括车上的磁铁)的质量是B车(包括车上的磁铁)质量的4倍,当A车以已知速度v向静止的B车运动时,当它们之间的距离缩短到某一极限值后又被弹开,然后各自以新的速度做匀速直线运动,设作用前后它们的轨迹在同一直线上,求当A、B之间距离最短时它们各自的速度.

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