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17.如图所示,间距为L,足够长的光滑导轨倾斜放置,与水平面倾角为θ,其上端连接一个定值电阻R,匀强磁场磁感应强度为B.方向垂直于导轨所在平面,将质量为m的金属棒ab在导轨上无初速度释放,当ab棒下滑到稳定状态时,电阻R的电功率为P;导轨和金属棒的电阻均不计,重力加速度为g.下列判断正确的是(  )
A.导体棒的a端电势比b端电势高
B.ab棒在达到稳定状态前做加速度增加的加速运动
C.ab棒下滑到稳定状态时,金属棒的速度v=$\frac{mgRsinθ}{{B}^{2}{L}^{2}}$
D.若换成一根质量为原来2倍的导体棒,其他条件不变,则ab棒下滑到稳定状态时,电阻R的电功率将变为原来的2倍

分析 根据右手定则判断感应电流的方向,再根据左手定则判断安培力的方向,通过速度的变化,得出电动势的变化,电流的变化,从而得出安培力的变化.根据能量守恒判断机械能的变化,根据克服安培力做功与产生的电能关系判断安培力做功与灯泡消耗电能的关系.

解答 解:A、导体棒ab下滑过程中,由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a,电源内部低电势到高电势,a端比b端电势高,故A正确;
BC、由分析知,导体棒ab开始速度增大,感应电动势增大,感应电流增大,安培力增大,如果导轨足够长,当F=BIL=mgsinθ时达到最大速度vm=$\frac{mgRsinθ}{{B}^{2}{L}^{2}}$,之后做匀速直线运动,速度不再增大,安培力不变,因此导体棒做先做加速度减小的加速运动,直到匀速运动.故B错误;C正确;
D、由BC项分析,根据P=Fv知P=mgsinθ•$\frac{mgRsinθ}{{B}^{2}{L}^{2}}$,换成一根质量为原来2倍的导体棒,其他条件不变,则导体棒下滑到稳定状态时R的功率将变为原来的4倍.故D错误;
故选:AC.

点评 解决这类导体棒切割磁感线产生感应电流问题的关键时分析导体棒受力,进一步确定其运动性质,并明确判断过程中的能量转化及功能关系如安培力做负功量度了电能的产生,克服安培力做什么功,就有多少电能产生.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

20.下列说法正确的是(  )
A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则热运动
B.清晨荷叶上晶莹剔透的露珠成球形,是水的表面张力作用的结果
C.一定质量的理想气体发生等温变化时,其内能一定不变
D.夏天大气压强要比冬天的低,六月与十一月相比,单位面积上撞击地面的空气分子个数要多
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

8.如图所示,一倾角θ=37°的足够长斜面固定在水平地面上.当t=0时,滑块以初速度v0=10m/s沿斜面向上运动,已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.下列说法正确的是(  )
A.滑块一直做匀变速直线运动
B.t=1s时,滑块速度减为零,然后静止在斜面上
C.t=2s时,滑块恰好又回到出发点
D.t=3s时,滑块的速度为4m/s

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

5.2016年新春佳节,我市的许多餐厅生意火爆,常常人满为患,为能服务更多的顾客,服务员需要用最短的时间将菜肴送至顾客处(设菜品送到顾客处速度恰好为零).某次服务员用单手托托盘方式(如图)给12m远处的顾客上菜,要求全程托盘水平.托盘和手、碗之间的摩擦因数分别为0.2、0.15,服务员上菜最大速度为3m/s.假设服务员加速、减速运动过程中是匀变速直线运动,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则:
(1)求服务员运动的最大加速度;
(2)服务员上菜所用的最短时间.

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

12.如图所示,在光滑水平面上有一根弹簧固定在墙上,一木块以速度v向右运动,从木块与弹簧接触到弹簧被压缩成最短的过程中,木块所做的运动是(  )
A.加速度增大的变减速运动B.匀减速运动
C.加速度减小的变减速运动D.无法确定

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

2.质量m=4kg的物体,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1,沿水平地面向右做直线运动,经过A点时速度为6m/s.物体过A点时开始计时,对物体施加水平恒力F作用,经过0.5s物体向右移动了2.5m到达B点;若t时刻撤去水平恒力F,物体最后停在A的右方3.75m处.g=10m/s2.求:
(1)撤去水平恒力F的时刻t
(2)从物体经过A点到最终停止,水平恒力F做的功WF

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

9.如图所示,真空中区域I和区域Ⅱ内存在着与纸面垂直的方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B.在区域II的上边界线上的N点固定一负的点电荷,并采取措施使之只对区域II以上空间产生影响.一带正电的粒子质量为m,电荷量为q,自区域I下边界线上的O点以速度v0垂直于磁场边界及磁场方向射入磁场,经过一段时间粒子通过区域Ⅱ边界上的O'点,最终又从区域I下边界上的P点射出.图中N、P两点均未画出,但已知N点在O′点的右方,且N点与O′点相距L.区域I和Ⅱ的宽度为d=$\frac{m{v}_{0}}{2qB}$,两区域的长度足够大.N点的负电荷所带电荷量的绝对值为Q=$\frac{Lm{v}_{0}^{2}}{kq}$(其中k为静电力常量).不计粒子的重力,求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径;
(2)粒子在O与O′之间运动轨迹的长度和位移的大小;
(3)粒子从O点到P点所用的时间及O、P两点间的距离.

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

6.如图(甲)所示,平行光滑金属导轨水平放置,两轨相距L=0.4m,导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连,导轨电阻不计.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场,其方向与导轨平面垂直向下,磁感应强度B随位置x变化如图(乙)所示.一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动,且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变.下列说法中正确的是(  )
A.金属棒向右做匀减速直线运动
B.金属棒在x=1 m处的速度大小为0.5m/s
C.金属棒从x=0运动到x=1m过程中,外力F所做的功为-0.175 J
D.金属棒从x=0运动到x=2m过程中,流过金属棒的电量为2C

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

7.下列说法中正确的是DE.
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.任何两束光都可以发生干涉
D.光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
E.单缝衍射中,缝越窄,波长越长衍射现象越明显
F.电磁波既可能是横波,也可能是纵波.

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