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如图甲所示,质量为m=0.5kg、电阻r=1Ω的跨接杆ab可以无摩擦地沿水平固定...

如图甲所示,质量为m=0.5kg、电阻r=1Ω的跨接杆ab可以无摩擦地沿水平固定导轨滑行,导轨足够长,两导轨间宽度为L=1m,导轨电阻不计,电阻R1=1.5Ω,R2=3Ω,装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B=1T.杆从x轴原点O以水平初速度向右滑行,直到停止.已知杆在整个运动过程中v随位移x变化的关系如图乙所示.求:
(1)在杆的整个运动过程中,电流对电阻R1做的功,
(2)在杆的整个运动过程中,通过电阻R1的电量,
(3)要使R1产生1J的热量,杆需向右移动的距离及此时R1的功率.

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(1)杆在磁场中向右运动时,切割磁感线产生感应电流,受到向左的安培阻力作用,动能减小转化为电路的内能,根据能量守恒得到电路中产生的总热量,根据串、并联关系求出电阻R1产生的热量,即为电流做功. (2)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律,得到电流的平均值,求出通过杆的电量,由并联电路电流与电阻成反比,即可求得通过电阻R1的电量, (3)要使R1产生1J的热量,求出电路中产生的总热量,根据能量守恒求出此时杆的速度,由图讲出位移x,由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出杆中电流,即可求出此时R1的功率. 【解析】 (1)设整个电路中电流做功为W,则根据功能关系得    W==J=4J 设杆中瞬时电流为I,则电流对杆做功Wab=I2rt, 电流对R1做功W1=I12R1t,电流对R2做功W2=I22R2t, 由于=2,则,I2= 又r=1Ω,R1=1.5Ω,R2=3Ω,得Wab=1.5W1,W2=0.5W1, ∵W=Wab+W1+W2=3W1, ∴W1== (2)根据=,,q=,△Φ=BLx 联立得,通过杆的电量q= 代入解得,q=2C 由于R1与R2并联,电流与电阻成反比,而电量q=It,则得 通过电阻R1的电量q1== (3)要使R1产生1J的热量,由上题电功关系可知,R1产生0.5J的热量,杆产生的热量为1.5J,电路中产生的总热量为Q=1J+0.5J+1.5J=3J 设此时杆的速度为v,由能量守恒得    Q+=, 解得v=2m/s 由图知,杆需向右移动的距离x=1m 此时杆产生的感应电动势为E=BLv=2V,干路中电流为I==1A 则= 此时R1的功率为P== 答: (1)在杆的整个运动过程中,电流对电阻R1做的功为J, (2)在杆的整个运动过程中,通过电阻R1的电量为, (3)要使R1产生1J的热量,杆需向右移动的距离为2m,此时R1的功率为.
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考点分析:
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两个正点电荷Q1=Q和Q2=4Q分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点,A、B两点相距L,且A、B两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处,如图所示.
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某同学的解法如下:
A环向右移动的位移s=L(sin37°-cos37°)
整体分析A、B受力在竖直方向合力为零,则
FN=(mAg+mBg)
滑动摩擦力Ff=μFN
拉力所做的功WF=Fs
A环克服摩擦力所做的功Wf=Ffs
代入数据就可解得结果.
你认为该同学上述所列各式正确吗?若正确,请完成计算.若有错,请指出错在何处,并且重新列式后解出结果.

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(1)活塞刚到达B处时的温度TB
(2)缸内气体最后的压强p;
(3)在图乙中画出整个过程的p-V图线.

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(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关,于是他们进行了实验后获得了如下数据:(下表中风速v的单位为m/s,电压U的单位为V,球半径r的单位为cm.)
根据表中数据可知,风力大小F与风速大小和球半径r的关系是______
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0.259.6014.519.128.7
0.502.403.604.817.19
0.751.071.612.133.21
1.000.600.891.211.82


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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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