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    8．如图所示，U形导轨固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨围成正方形，边长为L，金属棒接入电路的电阻为R，导轨的电阻不计．从t=0时刻起，加一竖直向上的匀强磁场，其磁感应强度随时间的变化规律为B=kt，（k＞0），设金属棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．
    （1）求金属棒滑动前，通过金属棒的电流的大小和方向；
    （2）t为多大时，金属棒开始移动？
    （3）从t=0时刻起到金属棒开始运动的过程中，金属棒中产生的焦耳热多大？

    分析 （1）根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，及楞次定律，即可求解；
    （2）根据安培力表达式，结合平衡条件，即可求解；
    （3）依据焦耳定律，即可求解．

    解答 解：（1）由法拉第电磁感应定律，则有：$E=\frac{△B}{△t}•S=k{L^2}$
    由闭合电路欧姆定律，则有：$I=\frac{E}{R}$
    得：$I=\frac{{k{L^2}}}{R}$
    根据楞次定律，则有方向：由a到b；            
    （2）由于安培力F=BIL∝B=kt∝t，随时间的增大，安培力将随之增大．当安培力增大到等于最大静摩擦力时，ab将开始向左移动．    
    这时有：$kt•\frac{{k{L^2}}}{R}•L=μmg$
    解得：$t=\frac{μmgR}{{{k^2}{L^3}}}$
    （3）由Q=I2Rt
    得：$Q={（\frac{{k{L^2}}}{R}）^2}•R•\frac{μmgR}{{{k^2}{L^3}}}=μmgL$
    答：（1）金属棒滑动前，通过金属棒的电流的大小$\frac{k{L}^{2}}{R}$和方向由a到b；
    （2）t为$\frac{μmgR}{{k}^{2}{L}^{3}}$时，金属棒开始移动；
    （3）从t=0时刻起到金属棒开始运动的过程中，金属棒中产生的焦耳热μmgL．

    点评 考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及焦耳定律，掌握安培力的表达式，理解平衡条件的应用．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    18．在做《测定金属的电阻率》的实验时，需要对金属丝的电阻进行测量，已知金属丝的电阻值Rx约为20Ω．一位同学想用伏安法对这个电阻的阻值进行比较精确的测量，想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能的大．他可选用的器材有：
    电源E：电动势为6V，内阻为1.0Ω；
    电流表 A：量程0.6A，内阻约为0.50Ω；
    电压表 V：量程10V，内阻约为10kΩ；
    滑动变阻器R：最大电阻值为5.0Ω；
    开关一个，导线若干．
    ①根据上述条件，测量时电流表应采用外接法．（选填“外接法”或“内接法”）
    ②在方框内画出实验电路图．
    ③若在上述实验中，电流表的示数为I，电压表的示数为U，且电流表内阻RA、电压表内阻RV均为已知量，用测量量和电表内阻计算金属丝电阻的表达式Rx=$\frac{{U{R_V}}}{{{R_V}I-U}}$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    19．“探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲．改变砂和砂桶质量，重新测出对应的加速度，多次测量后得到小车的加速度a和拉力F的数据如表（小车质量保持不变）．
    F/N0.200.400.600.801.00
    a/（m•s-2）0.100.210.300.390.51

    ①根据表中的数据在图乙坐标图上作出a-F图象；
    ②由图象得到的实验结论是小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    16．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距L=2m，顶端接阻值R=9Ω的电阻．质量m=0.1kg、电阻r=lΩ的金属棒在磁场边界上方某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，磁感应强度B=IT的匀强磁场与导轨所在平面垂直，磁场足够大，如图所示，不计导轨电阻，重力加速度g=10m/s2．求：
    （1）金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向；
    （2）金属棒运动的最大速度；
    （3）金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R消耗的热功率．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    3．如图所示，a、b灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”，闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光．断开开关后重做实验，则（　　）
    A．闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即发光
    B．闭合开关，a、b同时发光
    C．闭合开关稳定时，a、b亮度相同
    D．断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．传统杂技表演中有一个节目叫做“水流星”，节目表演时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子运动到最高点时，杯里面的水也不流出来，这是因为（　　）
    A．水处于失重状态，不受重力的作用了
    B．水受平衡力作用，合力为0
    C．最高点时杯子中的水运动速度很大，重力小于或等于向心力
    D．杯子特殊，杯底对水有吸力

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    20．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
    （1）实验中不需要（填需要或不需要）用天平测量重物的质量m．开始打点计时的时候，接通电源和松开纸带的顺序应该是先接通电源．
    （2）供选择的重物有以下四个，应选择C．
    A．质量为100g的木球
    B．质量为10g的砝码 
    C．质量为200g的砝码
    D．质量为10g的塑料球
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    18．如图所示，有两根长均为L、质量均为m的细导体棒a、b，其中a被水平放置在倾角为45°的绝缘光滑斜面上，b被水平固定在斜面的右侧，且与a在同一水平面上，a、b相互平行．当两细棒中均通以大小为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止．则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度B的大小为$\frac{mg}{IL}$，若使b竖直向下移动一小段距离，则a将沿斜面下移（选填“沿斜面上移”、“沿斜面下移”或“仍保持静止”）．

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