实验题、计算题专项练(四)22．(5分)如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图．实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度．每次导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角为θ.对该实验：(1)下列说法正确的是( D )A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒对安培力的影响C．若想增大θ，可以把磁铁的N级和S级对调D．若想减小θ，可以把接入电路的导体棒从1、4换成2、3两端(2)若把电流为I，且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1，当电流减半且接通1、4时，导体棒受到的安培力为F1 .【解析】 (1)该实验探究了导体棒通电部分长度和电流大小对安培力的影响，故AB错误；把磁铁的N极和S极对调，不改变B的大小，故F不变，故C错误；把接入电路的导体棒从1、4两端换成2、3两端，L减小，故安培力F减小，则θ减小，故D正确；故选D．(2)若把电流为I且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1，F1＝BIL；则当电流减半且接通1、4时，导体棒的安培力为F′＝B××3L＝BIL＝F123．(10分)图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)，F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)．此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量m0＝1kg)和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答：-5-\n (1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h.(2)取出质量为m的砝码放在A中，剩余砝码都放在B中，让A从位置O由静止开始下降．(3)记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据计算出A下落到F处的速率v＝ ；下落过程中的加速度大小a＝ .(4)改变m，重复(2)(3)步骤，得到多组m及a的数据，作出_a－m__(填“a－m”或“a－”)图像如图乙所示(图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际制单位)(5)由图像可得，A的质量mA＝_3.0__kg，B的质量mB＝_1.0__kg(保留两位有效数字，重力加速度大小g取10m/s2)【解析】 (3)由很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度可知，v＝；由匀变速直线运动的速度位移公式得：2ah＝v2＝，解得：a＝；(4)由牛顿第二定律得：(mA＋m)g－[mB＋(m0－m)g]＝(mA＋mB＋m0)a，解得：a＝，所以应作出a－m的图像；(5)图像斜率为：＝4，截距为：＝2，联立解得：mA＝3.0kg，mB＝1.0kg.24．(12分)如图甲所示，滑道项目大多建设在景区具有一定坡度的山坡间，成为游客的代步工具，又可以增加游玩的趣味性，在某景区拟建一个滑道，示意图如图乙，滑道共三段，第一段是倾角比较大的加速下坡滑道AB，第二段是倾角比较小的滑道BC，游客在此段滑道恰好做匀速运动，若游客从静止开始在A点以加速度a1做匀加速运动，经过4s到B点并达到最大速度16m/s，然后进入BC段做匀速运动，设计的第三段上坡滑道CD-5-\n作为下客平台，使游客做匀减速运动后速度减为零(乘客经过两段轨道衔接处可视作速度大小不变)，游客乘坐滑道，从山顶A处到达下客平台D处总共用时8.5s，游客在各段滑道运动的总路程为92m，求：(1)在AB段运动加速度a1的大小；(2)乘客在BC段匀速运动的时间t0.【答案】 (1)4m/s2；(2)3s【解析】 (1)在AB段，由运动学公式得a＝(2分)代入数据解得a1＝4m/s2(1分)(2)AB段位移为L1＝t1(1分)BC段位移为L2＝vt0(1分)CD段位移为L3＝t3(1分)总位移为L＝L1＋L2＋L3(1分)t＝t1＋t0＋t3(1分)可得L＝(t－t0)＋vt0(2分)代入数据解得t0＝3s(2分)25．(20分)如图，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为L，左侧接一阻值为R的电阻．矩形区域abfe内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B．导轨上ac段和bd段单位长度的电阻为r0，导轨其余部分电阻不计，且ac＝bd＝x1.一质量为m，电阻不计的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好．金属棒受到一个水平拉力作用，从磁场的左边界由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为a.棒运动到cd处撤去外力，棒在运动到磁场右边界ef处恰好静止．求：(1)金属棒在区域abdc内切割磁感线时产生的感应电动势随位移x(相对b点)的表达式；-5-\n(2)试求撤去外力后在区域cdfe内切割磁感线时棒的速度v随位移x(相对d点)的变化规律以及df的长度x2应满足什么条件．(3)金属棒在整个运动过程中电阻R的最大电流值和最小值．【答案】 (1)E＝BL (2)v＝－ x2＝(3)Imax＝，Imax＝ Imin＝0【解析】 (1)根据法拉第电磁感应定律得：E＝BLv(1分)根据速度位移公式得：v2＝2ax(1分)联立解得：E＝BL(1分)(2)根据速度位移公式得：v＝2ax1(1分)解得：v1＝(1分)又回路中的总电阻：R总＝R＋2r0·x1(1分)根据动量定理得：mv－mv1＝－BILΔt(2分)又q＝IΔt＝＝(2分)联立解得：v＝－(1分)当v＝0时，则有：＝(2分)解得：x2＝(1分)(3)在df段：速度减小，感应电动势减小且回路总电阻恒定，所以感应电流减小，当速度减为零时，感应电流也为零，即电流最小值为零；或当t＝0时电流最小值为零；在bd段：I＝＝(2分)最大电流值讨论：①当满足＝r0·at，即：t＝，且≤(在bd段内能达到最大电流)，Imax＝(2分)②当>时，导体棒加速运动到cd处，Imax＝(2分)-5-\n-5-
