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    如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1＝1m，导轨平面与水平面成θ＝30角，上端连接阻值R＝1．5Ω的电阻；质量为m＝0．2kg、阻值r＝0．5Ω的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L2＝4m，棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F， g=10m/s2求：

    （1）当t＝2s时，外力F1的大小；

    （2）当t＝3s前的瞬间，外力F2的大小和方向；

    （3）请在图丙中画出前4s外力F随时间变化的图像（规定Ｆ方向沿斜面向上为正）；


    知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律；电磁感应中的能量转化．J2 L2 L3

    【答案解析】（1）0；（2）0.5N，方向沿斜面向下；（3）如图所示．解析：（1）当t=2s时，回路中产生的感应电动势为：
    E=，
    B2=1T，应电流为：
    I=；
    根据楞次定律判断可知，ab所受的安培力沿轨道向上；
    ab棒保持静止，受力平衡，设外力沿轨道向上，则由平衡条件有：
    mgsin30°-B2IL1-F1=0
    可解得：F1=mgsin30°-B2IL1=0.2×10×sin30°-1×1×1=0
    （2）当t=3s前的瞬间，由图可知，B3=1.5T，设此时外力沿轨道向上，则根据平衡条件得：
    F2+B3IL1-mg sin30°=0
    则得：F2=mg sin30°-B3IL1=0.2×10×sin30°-1.5×1×1=-0.5N，负号说明外力沿斜面向下．
    （3）规定F方向沿斜面向上为正，在0-3s内，根据平衡条件有：
    mgsin30°-BIL1-F=0而B=0.5t（T）
    则得：F=mgsin30°-BIL1=0.2×10×sin30°-0.5T×1×1=1-0.5T（N）
    当t=0时刻，F=1N．在3-4s内，B不变，没有感应电流产生，ab不受安培力，则由平衡条件得：F=mgsin30°=0.2×10×sin30°N=1N
    画出前4s外力F随时间变化的图象如图所示．

    【思路点拨】（1）由图知，0-3s时间内，B均匀增大，回路中产生恒定的感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求出感应电流，由平衡条件求解t=2s时，外力F1的大小．（2）与上题用同样的方法求出外力F2的大小和方向．（3）由B-t图象得到B与t的关系式，根据平衡条件得到外力F与t的关系式，再作出图象．解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律、平衡条件、安培力公式和能量守恒定律等等电磁学和力学规律，得到解析式，再画图象是常用的思路，要多做相关的训练．

    练习册系列答案
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    在亚运会高台跳水比赛中，质量为m的跳水运动员进入水中后受到阻力（包含浮力）而竖直向下做匀减速运动，设水对她的阻力大小恒为F，则在她减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是（    ）

      A．她的动能减少了Fh

      B．她的重力势能减少了mgh

      C．她的机械能减少了(F-mg)h

    D．她的机械能减少了mgh

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    对于真空中电荷量为q的静止点电荷而言，当选取离点电荷无穷远处的电势为零时，离点电荷距离为r处的电势为φ＝（k为静电力常量）。如图所示，两电荷量均为Q的异种点电荷相距为d，现将一质子（电荷量为e）从两电荷连线上的A点沿以负电荷为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点，在质子从A到C的过程中，系统电势能的变化情况为（       ）

       A．减少              B．增加

       C．减少              D．增加

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    某同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值．实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V（量程为3．0V，内阻很大），电阻箱R（0-99．99Ω），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．

    ⑴先测电阻R1的阻值．先闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变，再将S2切换到b,读出电压表的示数U2．则电阻R1的表达式为R1＝________．

        ⑵甲同学已经测得电阻R1＝1.8Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值．该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图所示的 

    图线，则电源电动势E＝       V，

    电阻R2＝     Ω．

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    如图20所示，在x轴下方的区域内存在方向与y轴相同的匀强电场，电场强度为E。在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B．y轴下方的A点与O点的距离为d．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放，经电场加速后从O点射入磁场．粒子的重力不计．

    （1）求粒子在磁场中运动的轨道半径r．

    （2）要使粒子进入磁场之后不再经过x轴，电场强度需大于或等于某个值E0．求E0．

    （3）若电场强度E等于第（2）问E0的，求粒子经过x轴时的位置．

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    如图11所示，平行金属导轨MN和PQ，他们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值R=3.0的定值电阻，导体棒ab长l=0.5m，其电阻不计，且与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁场强度B=0.4T，现使ab以v=10m/s的速度向右匀速运动，以下判断正确的是

    A．导体棒ab中的感应电动势E=2.0V

    B．电路中的电流I=0.5A

    C．导体棒ab所受安培力方向向右

    D．拉力做功的功率为

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    为了使公路交通有序、安全，路旁立了许多交通标志．如图所示，甲图是限速标志（白底、红圈、黑字），表示允许行驶的最大速度是80km/h；乙图是路线指示标志，表示到杭州还有100km．上述两个数据的物理意义是（　　）

    　

    A．

    80km/h是平均速度，100km是位移

    B．

    80km/h是平均速度，100km是路程

    　

    C．

    80km/h是瞬时速度，100km是位移

    D．

    80km/h是瞬时速度，l00km是路程

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    科目：高中物理 来源： 题型：


    汽车以20m/s的速度做匀速直线运动，见前面有障碍物立即刹车，刹车加速度大小为5m/s2，则汽车从开始刹车2s内及5s内通过的位移之比为（　　）

    　

    A．

    4：9

    B．

    3：5

    C．

    3：4

    D．

    2：5

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    一物体放置在倾角为θ的斜面上，斜面固定于加速上升的电梯中，加速度为a，如图所示．在物体始终相对于斜面静止的条件下，下列说法中正确的是（　　）

    　

    A．

    当θ一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小

    　

    B．

    当θ一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越大

    　

    C．

    当a一定时，θ越大，斜面对物体的正压力越小

    　

    D．

    当a一定时，θ越大，斜面对物体的摩擦力越小

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