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    如下图所示，两条平行光滑金属导轨与水平方向夹角为，匀强磁场B＝0.4T，方向垂直导轨平面，导轨间距L＝0.5m，金属棒ab质量为0.1kg，cd棒质量为0.2kg，且垂直轨道放置，闭合回路有效电阻为0.2Ω，开始时使两棒静止，当ab棒在沿斜面向上的外力作用下，以1.5m/s的速度沿斜面向上运动的同时，cd也自由释放，则：

    (1)棒cd的最大加速度为多少？

    (2)棒cd的最大速度为多少？

    (3)当棒cd运动的速度达到最大时，作用在棒ab上外力的功率多大？

    答案：
    解析：

    　　(1)运动开始，棒cd受沿斜面方向的磁场力及重力分力作用，运动方程为

    　　　　 m2gsinα－BIL＝m2a， a＝．

    刚开始运动时ab棒v＝1.5m/s，cd棒＝0，此时a最大，

    　　　　  a＝3.5m/s．

    　　(2)棒cd在沿斜面方向的磁场力及重力作用下达到平衡时，速度达到最大(此时ab向上、cd向下)，即

    　    　B－m2gsinα＝0，

    　    　vm＝－v＝3.5m/s．

    　　(3)外力做功，转化为机械能和电路的电能，即有

    　  　Fvt＝(m1gsinαvt－m2gsinαvmt)＋

    将m2gsinα＝B代入整理后得到

    　　   Fv＝(m1gsinα＋B)v＝2.25W


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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，主要步骤如下：
    A．在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
    B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
    C．将两只弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点达到某一位置O，记下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
    D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F′；
    E、用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示；
    F．比较力F′与F的大小和方向．
    上述步骤中：
    ①有重要遗漏内容的步骤序号中
    C
    C
    和
    E
    E
    ；遗漏内容分别是
    记下两条细绳的方向
    记下两条细绳的方向
    和
    使橡皮条伸长到O点．
    使橡皮条伸长到O点．

    ②若他将遗漏内容补上后，如图（a）所示，是他利用坐标纸记下的橡皮筋结点位置O点及两弹簧测力计拉力的大小，试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F′表示此力．
    ③图（b）是甲和乙两位同学分别做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？（力F是只用一只弹簧测力计拉时的图示）
    A
    A
    （填A或B）．

    （2）①某同学用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验，若他在图示状态下开始做实验，请指出图中的主要错误是（至少写两项）：
    应将电池改为交流电
    应将电池改为交流电
    、
    没有平衡摩擦力
    没有平衡摩擦力
    ．
    ②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持
    拉力F
    拉力F
    ；若该同学要探究加速度a和拉力F关系，应该保持
    质量M
    质量M
    不变；
    ③他在实验中得到如下图所示纸带，纸带上的计数点用A、B、C、D、E表示．根据图上数据，小车经过B点时的速度是
    6.0×10-2
    6.0×10-2
    m/s．（相邻计数点间的时间间隔为0.1s）（计算结果保留两位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某-点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．
    （1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：说法中正确的有
    BC
    BC
    （填入相应的字母）．细绳必须等长
    A、橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
    B、使用弹簧秤时必须让弹簧秤与木板平面平行，且细绳与弹簧伸长的方向平行
    C、两细绳套的方向成90°夹角，以便用勾股定理算出合力的大小
    （2）某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，请你在下图中作出合力的图示，得出下列关系正确的有
    BC
    BC
    ．
    A．F1=4N　　　　　B．F=12N　　　　　C．θ1=45°　　　　　D．θ1＜θ2．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如下图所示．两条电阻不计的金属导轨平行固定在倾角为37º的斜面上，两导轨间距为L=0.5 m．上端通过导线与R=2Ω的电阻连接，下端通过导线与RL=4Ω的小灯泡连接．在CDFE矩形区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，CE间距离d=2 m．CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示，在t＝0时，一阻值为R0=2Ω的金属棒从AB位置由静止开始运动，在金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，设导轨AC段有摩擦．其它部分光滑．g取10m/s2。求：

    （1）通过小灯泡的电流强度

    （2）金属导轨AC段的动摩擦因数

    （3）金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，整个系统产生的热量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如下图所示．两条电阻不计的金属导轨平行固定在倾角为37º的斜面上，两导轨间距为L=0.5 m．上端通过导线与R=2Ω的电阻连接，下端通过导线与RL=4Ω的小灯泡连接．在CDFE矩形区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，CE间距离d=2 m．CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示，在t＝0时，一阻值为R0=2Ω的金属棒从AB位置由静止开始运动，在金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，设导轨AC段有摩擦．其它部分光滑．g取10m/s2。求：

    （1）通过小灯泡的电流强度

    （2）金属导轨AC段的动摩擦因数

    （3）金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，整个系统产生的热量．

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