福建省莆田市20xx-20xx學(xué)年高二物理下學(xué)期期中試題-wenkub
2022-11-22 00:48:10 本頁(yè)面
【正文】 18． （ 10分） 如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距 l＝ m，左端接有阻值 R＝ Ω 的電阻，一質(zhì)量 m＝ kg，電 阻 r＝ Ω 的金屬棒 MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T。（直導(dǎo)線電阻不計(jì)）。 14． 如圖 1－ 4－ 13所示 ， 圓形金屬線框半徑 r＝ m， 圓形線框平面垂直于磁場(chǎng)方向放置 ， 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T， 現(xiàn)把圓形線框翻轉(zhuǎn) 180176。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以 a＝ 2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移 x＝ 9 m 時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生 的焦耳熱之比 Q1∶Q2＝ 2∶ 1。 18. 解析：(1)設(shè)棒勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δ t，回路的磁通量變化量為Δ Φ ，回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，由法拉第電磁感應(yīng)定律得＝ ① 其中Δ Φ ＝ Blx ② 設(shè)回路中的平均電流為，由閉合電路的歐 姆定律得＝ ③ 則通過(guò)電阻 R的電荷量為 q＝Δ t ④ 聯(lián)立 ①②③④ 式，代入數(shù)據(jù)得 q＝ C ⑤ (2)設(shè)撤去外力時(shí)棒的速度為 v，對(duì)棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v2＝2 ax ⑥ 設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力做功為 W，由動(dòng)能定理得 W＝0－ mv2 ⑦ 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q2＝－ W ⑧ 聯(lián)立 ⑥⑦⑧ 式，代入數(shù)據(jù)得 Q2＝ J ⑨ (3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比 Q1∶ Q2＝2 ∶ 1，可得 Q1＝ J 在棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，由功能關(guān)系可知 WF＝ Q1＋ Q2 ? 由 ⑨⑩ ?式得 WF＝ J
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