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- 2021-04-25 发布
河北省大名县第一中学2020学年高二物理下学期第八周半月考试题(清北组)
一、 单选题(每题3分)
1.用如图所示的光电管研究光电效应,当滑动变阻器的滑片位于某一位置,开关S闭合时,用单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转,用单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,则( )
A.a光的强度一定大于b光的强度
B.a光的频率一定大于阴极K的极限频率
C.b光的频率一定小于阴极K的极限频率
D.开关S断开后,用单色光a照射光电管阴极K电流计G的指针一定不会发生偏转
2.据报道,到2020年,我国“北斗三号”将完成其35颗卫星组网。这些卫星都采用星载氢原子钟。图示为氢原子的能级图,下列判断正确的是
A.一个氢原子从n=3能级向低能级跃迁时,能产生3种频率的光子
B.氢原子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,其能量减少
C.从氢原子的能级图可知,氢原子发射光子的频率是连续的
D.氢原子从n=3能级跃迁到n=5能级时,要吸收一定频率的光子
3.两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变,核反应方程为H+H→He+n,其中氘核的质量为m1,氦核的质量为m2,中子的质量为m3。假设核反应释放的核能E全部转化为动能,下列说法正确的是
A.核反应后氮核与中子的动量相同
B.该核反应释放的能量为E=(m1-m2-m3)c2
C.核反应后氮核的动能为
D.核反应后中子的动能为
4.国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象,从而导致人类无法生存,决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家论证,太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当太阳内部达到一定温度时,会发生“核燃烧”,其中“核燃烧”的核反应方程为,方程中X表示某种粒子,是不稳定的粒子,其半衰期为T,则下列说法正确的是
A.X粒子是
B.若使的温度降低,其半衰期会减小
C.经过2T,一定质量的占开始时的
D.“核燃烧”的核反应是裂变反应
5.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于衰变放射出某种粒子,结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示,已知两个相切圆半径分别r1、r2,则下列说法正确的是
A.原子核可能发生衰变,也可能发生衰变
B.径迹2可能是衰变后新核的径迹
C.若衰变方程是,则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117:2
D.若衰变方程是,则r1:r2=1:45
6.下列说法不正确的是( )
A.卢瑟福α粒子散射实验说明了原子核内部具有复杂结构
B.普朗克的能量子假说是对经典思想与观念的一次突破
C.汤姆孙发现电子使人们认识到原子本身也具有结构
D.贝可勒尔对天然放射现象的发现开启了人类研究原子核结构的序幕
7.真空中一个静止的镭原子核经一次衰变后变成一个新核,衰变方程为,下列说法正确的是
A.衰变后核的动量与粒子的动量相同
B.衰变后核的质量与粒子的质量之和等于衰变前镭核的质量
C.若镭元素的半衰期为,则经过的时间,8个核中有4个已经发生了衰变
D.若镭元素的半衰期为,是经过的时间,的核中有已经发生了衰变
8.如图所示,两个宽度均为L的匀强磁场垂直于光滑水平桌面,方向相反,磁感应强度大小相等.高为L上底和下底长度分别为L和2L的等腰梯形金属框水平放置,现使其匀速向右穿过磁场区域,速度垂直梯形底边,从图示位置开始x=0,以逆时针方向为电流的正方向,下列四幅图中能够反映线框中电流Ⅰ随金属框向右移动距离x关系的是( )
A. B.
C. D.
9.下图的甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中不正确的是 ( )
A.它们的原理都是自感
B.线圈匝数n 1 >n2 ,n3 <n4
C.甲图中的电表是电压表,输出端不可以短路
D.乙图中的电表是电流表,输出端不可以断路
10.在如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,b两端接入图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),图中电压表和电流表均为理想电表,D为理想二极管,R0为定制电阻,L为电阻恒定的指示灯,Rr为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是
A.电压表的示数为22V
B.若Rr处出现火灾时,电压表示数将变大
C.若Rr处出现火灾时,电流表示数将变大
D.若Rr处出现火灾时,指示灯L将变亮
二、多选题(每题4分)
11.如图,质量为kg的木板静止在光滑水平面上,一个质量为kg的滑块以初速度m/s从木板的左端向右滑上木板,滑块始终未离开木板。下面说法正确的是
A.滑块和木板的加速度大小之比是1∶2
B.整个过程中因摩擦产生的内能是1.5 J
C.可以求出木板的最小长度是1.5 m
D.从开始到滑块与木板相对静止这段时间内,滑块与木板的位移之比是5∶2
12.如图所示。是某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc
与入射光频率v的关系图象。则由图象可知( )
A.遏止电压与入射光的频率无关
B.该金属的逸出功等于hv0
C.图象的斜率表示普朗克常量h
D.入射光的频率为3v0时,产生的光电子的最大初动能为2hv0
13.“超导托卡马克” (俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置。设该实验反应前氘核()的质量为m1,氚核()的质量为m2,反应后氦核()的质量为m3,中子()的质量为m4,光速为c。下列说法中正确的是
A.这种装置中发生的核反应方程式是
B.该核反应类型为核裂变反应
C.由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
D.核反应放出的能量等于(m1+m2-m3-m4)c2
14.下列说法正确的有( )
A.如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
B.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大
D.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此,光子散射后波长变长
三、实验题
15.(10分)如图1所示的电路可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向
在图1中用实线代替导线把它们连成实验电路(___)
将线圈A插入线圈B中,合上开关S,能使线圈B中感应电流的磁场方向与线圈A中原磁场方向相同的实验操作是______
A.插入铁芯F 拔出线圈A
C.使变阻器阻值R变小 断开开关S
已知一灵敏电流计,当电流从正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转,现把它与线圈串联接成图示电路,当条形磁铁按如图2所示所示的方向运动时,电流表偏转的方向向______填“左”或“右”
如图3所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈,A是一灯泡。起初,开关处于闭合状态,电路是接通的。现将开关断开,则在开关断开的瞬间,a、b两点电势相比,______填“”或“”;这个实验是用来演示______现象的。
16.(10分)如图所示,用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为m1.的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下,从轨道末端抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端,让A球仍从位置S 由静止滚下,与 B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置。
①实验中,直接测定小球碰撞前后的速度足不容易的。但是,可以通过仪测量_____,间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h B.小球抛出点距地面的高度H C.小球做平抛运动的射程
②以下提供的测量工具中,本实验必须使用的是 ______(多选).
A.刻度尺 B.天平 C.游标卡尺 D.秒表
③关于本实验,下列说法正确的是___。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端必须水平
C.实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
④在实验误差允许范围内,若满足关系式____,则可以认为两球碰撞前后总动量守恒。
A. m1.OP= m1.OM+ m2·ON B.mc.OP=m1.ON+ m2.OM
C. m1.OM= m1.OP+ m2.ON D.m1.ON=ml.OP+m2.OM
⑤在实验中,为了让A球碰后沿原方向运动,应满足A球的质量m1大于B球的质量m2,请推理说明_____。
四、解答题
17.(8分)如图所示,矩形线圈abcd的匝数为 n=50匝,线圈ab的边长为L1=0.2 m,bc的边长为L2=0.25 m,在磁感应强度为B=0.4 T的匀强磁场中,绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动,转动的角速度ω=rad/s,试求:
(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm;
(2)线圈在题图所示位置(线圈平面与磁感线平行)
时,感应电动势e的大小;
(3)若线圈在中性面位置开始计时,写出此交变电流电动势瞬时值表达式。
18.(10分)如图所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,上表面粗糙,在其左端有一光滑的圆弧槽C,与长木板接触但不相连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B、C静止在水平面上.现有滑块A以初速度v0从右端滑上B,一段时间后,以滑离B,并恰好能到达C的最高点.A、B、C的质量均为m.求:
(1)A刚滑离木板B时,木板B和圆弧槽C的共同速度;
(2)A与B的上表面间的动摩擦因数μ;
(3)圆弧槽C的半径R.
19.(16分)如图所示装置由水平轨道、倾角θ=37°的倾角轨道连接而成,轨道所在空间存在磁感应强度大小为B=0.1T、方向竖直向上的匀强磁场.质量m=0.035㎏、长度L=0.1m、电阻R=0.025Ω的导体棒ab置于倾斜轨道上,刚好不下滑;质量、长度、电阻与棒ab相同的光滑导体棒cd置于水平轨道上,用恒力F=2.0N拉棒cd,使之在水平轨道上向右运动.棒ab、cd与导轨垂直,且两端与导轨保持良好接触,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s².
(1)求棒ab与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)求当棒ab刚要向上滑动时,cd棒速度v的大小;
(3)若从cd棒刚开始运动到ab棒刚要上滑的过程中,cd棒在水平轨道上移动的距离里x=0.55m,求此过程中ab棒上产生的热量Q.
参考答案
1.B
【解析】
【分析】
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,光的强度影响单位时间内发出光电子的数目,即影响光电流的大小。
【详解】
A项:用某种光照射金属能否发生光电效应与光的强度无关,所以无法判断a、b光的强度,故A错误;
B项:用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转,知a光频率大于金属的极限频率,故B正确;
C项:由于在光电管两端加了反向电压,有b光照射时,电流计G指针不发生偏转,所以无法判断是否发生光电效应,即无法判断b光的频率与阴极K的极限频率大小,故C错误;
D项:由于在光电管两端加了反向电压时,电流计G的指针发生偏转即电子能从阴极运动到阳极,所以断开开关即不加反向电压时,电子一定能从阴极运动到阳极即电流计G一定发生偏转,故D错误。
故应选:B。
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件,知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。
2.D
【解析】
【详解】
A. 一个氢原子从n=3能级向低能级跃迁时,只可能产生从n=3能级跃迁到n=1能级一种频率的光子;或者产生从n=3能级跃迁到n=2能级,再从n=2能级跃迁到n=1能级两种频率的光子。故A错误;
B. 氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,属于低能级向高能级跃迁,将吸收能量,原子的能量增大,故B错误;
C. 从氢原子的能级图可知原子发射光子的能量是不连续的,所以光子的频率也是不连续的,故C错误;
D. 当氢原子从n=3的状态跃迁到n=5的状态时,属于低能级向高能级跃迁,将吸收能量。要吸收一定频率的光子。故D正确。
故选:D
3.C
【解析】
【分析】
根据电荷数守恒和质量数守恒写出聚变后的产物。在核反应中质量数守恒。轻核聚变在高温、高压下才可以发生。根据质能方程求核能,根据动量守恒定律和能量关系求出中子的动能。
【详解】
A项:核反应前后两氘核动量和为零,因而反应后氦核与中子的动量等大反向,故A错误;
B项:该核反应前后释放的能量,故B错误;
C、D项:由能量守恒可得:核反应后的总能量为,由动能与动量的关系,且 可知,核反应后氦核的动能为 ,核反应后中子的动能为:故C正确,D错误。
故选:C。
【点睛】
解决本题的关键知道轻核聚变的实质,知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒,会利用质能方程求核能。
4.A
【解析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒可知,X粒子的质量数为4,电荷数为2,为 ,选项A正确;温度不能改变放射性元素的半衰期,选项B错误;经过2T,一定质量的占开始时的,选项C错误;“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应,选项D错误;故选A.
5.D
【解析】
【详解】
A项:原子核衰变过程系统动量守恒,由动量守恒定律可知,衰变生成的两粒子的动量方向相以,粒速度方向相反,由左手定则可知,若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆,若电性相同则在磁场中的轨迹为外切,所以为电性相同的粒子,故A错误;
B项:核反应过程系统动量守恒,原子核原来静止,初动量为零,由动量守恒定律可知,原子核衰变生成的两核动量P大小相等,方向相反,粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:,解得:,由于P、B相同,则粒子电荷量q越大,轨道半径越小,由于新核的电荷量大,所以新核的半径小于粒子的轨道半径,所以r2为粒子的运动轨迹,故B错误;
C项:核反应过程系统动量守恒,原子核原来静止,初动量为零,由动量守恒定律可知,原子核衰变生成的两核动量P大小相等,方向相反,由动能与动量的关系,所以动能之比等于质量的反比,即为2:117,故C错误;
D项:由B项分析知,,故D正确。
故选:D。
6.A
【解析】
【详解】
卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式结构模型,天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构,故A说法错误;普朗克的能量子假说是对经典思想与观念的一次突破,故B说法正确;汤姆逊发现电子使人们认识到原子本身也具有结构,故说法C正确;贝克勒尔对天然放射现象的发现开启了人类研究原子核结构的序幕,故D说法正确。所以选A。
7.D
【解析】
【详解】
根据动量守恒可知,核与粒子的动量大小相等,方向相反,所以二者动量不同,因此A错误。镭核衰变成核过程中,存在质量亏损,导致衰变后核的质量与粒子的质量之和小于衰变前镭核的质量,所以B错误。少量放射性元素的衰变是一个随机事件,对于8个放射性元素,无法准确预测其衰变的个数,所以C错误。的,符合统计规律,经过的时间,已有发生衰变,所以正确。综上所述,选项D正确。
8.C
【解析】
【详解】
x在0-L内,由楞次定律判断知感应电流的方向沿逆时针,为正。线框有效的切割长度在均匀增大,由公式E=BLv,知产生的感应电动势均匀增大,则感应电流均匀增大。x在L-2L内,线框的左右两边都切割磁感线,均产生感应电动势,两个感应电动势串联,且均匀增大,感应电流方向沿顺时针方向,为负。x在2L-3L内,由楞次定律判断知感应电流的方向沿逆时针,为正。线框有效的切割长度在均匀增大,由公式E=BLv,知产生的感应电动势均匀增大,则感应电流均匀增大,而且感应电流变化情况与线框进入磁场的过程相同,故C正确。ABD错误;故选C。
9.A
【解析】
【详解】
AB、由图可知,甲并联在电路中是电压互感器,电路中是强电压,通过变压器变成弱电压,用电压表测量,因为电压之比等于线圈匝数比,所以;由图可知,乙串联在电路中是电流互感器,电路中是强电流,通过变压器变成弱电流,用电流表测量,因为电流之比等于线圈匝数的倒数比,所以,故A错误,B正确;
C、甲图中的电表是电压表,副线圈电流较大,输出端不可以短路,故C正确;
D、乙图中的电表是电流表,输出端不可以断路,故D正确;
不正确的故选A。
10.C
【解析】
【详解】
A、设原线圈两端电压为U1,根据热效应可得:,解得,则副线圈的电压,故A错误;
B、输入端的电压不变,匝数比不变,则电压表示数不变,故B错误;
C、若RT处出现火灾时,RT电阻变小,输出的总功率变大,则输入端的电功率变大,电压不变,则电流表的示数变大,故C正确;
D、若RT处出现火灾时,RT电阻变小,输出的总功率变大,电流强度变大,R0两端电压变大,则灯泡两端电压变小,灯泡变暗,故D错误;
故选C。
11.AD
【解析】
【详解】
A.水平面光滑,则滑块和木板受到的合力大小相等,所以加速度比与质量成反比,所以滑块和木板的加速度大小之比是1∶2,故A正确。
B.滑块和木板相对静止是,取向右的方向为正,根据动量守恒可得:
,解得,根据能量守恒,整个过程中因摩擦产生的内能为,故B错。
C.由于不知道动摩擦因数和滑块与木板的相对运动时间,故不能求出木板的最小长度。故C错误。
D.从开始到滑块与木板相对静止的过程,滑块与木板的位移之比为,故D正确。
本题正确选项为AD
12.BD
【解析】
【分析】
根据光电效应方程Ekm=hv-W和eUc=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式,从而进行判断
【详解】
A、根据光电效应方程Ekm=h-W,对照图象可知,该金属的逸出功W=h0,由于eUc=EKm,所以遏止电压Uc=-,当入射光的频率大于极限频率0时,遏止电压与入射光的频率成线性关系,故A错误,B正确。
C、因为Uc=-,知图线的斜率等于,故C错误。
D、从图上可知,逸出功W=h0,根据光电效应方程,Ekm=hv-h0可知,入射光的频率为3v0时,产生的光电子的最大初动能为2hv0,故D正确。
故选:B、D
13.AD
【解析】
【详解】
可控热核反应装置中发生的核反应方程式是:,故A
正确;这种装置的核反应是核聚变,我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变,它们的核反应原理不相同,故B错误;核反应过程中质量数守恒,但质量不守恒,核反应过程中存在质量亏损,因此m1+m2≠m3+m4,故C错误;核反应过程中的质量亏损△m=m1+m2-m3-m4,释放的核能△E=△mc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故D正确。所以AD正确,BC错误。
14.ABD
【解析】
【详解】
A、紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光,因绿光的频率小于紫光,则照射这种金属不一定发生光电效应,故A正确;
B、卢瑟福用α粒子散射实验现象,提出原子核式结构模型,故B正确;
C、玻尔理论可知,核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大,电势能减小,故C错误;
D、康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,光子的动量变小,由可知,光子散射后的波长变长,故D正确;
故选ABD。
15. BD 右 自感
【解析】
【分析】
本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验,对于该实验注意两个回路的不同。由楞次定律可知,感应电流磁场总是阻碍原磁通量的变化,当原磁通量变大时,感应电流磁场与原磁场方向相反;根据楞次定律确定电流的方向,判断指针的偏转;线圈的特点是闭合时阻碍电流的增大,断开时产生一自感电动势相当于电源,与A组成闭合回路,L的右端电势高。
【详解】
解:将电源、电键、变阻器、小螺线管A串联成一个回路,再将电流计与大螺线管B串联成另一个回路,电路图如图所示。
、插入铁芯F 时,穿过线圈B的磁通量变大,感应电流磁场与原磁场方向相反,故A错误;
B、拔出线圈A,穿过线圈B的磁通量变小,感应电流磁场方向与原磁场方向相同,故B正确;
C、使变阻器阻值R变小,原电流变大,原磁场增强,穿过线圈B的磁通量变大,感应电流磁场方向与原磁场方向相反,故C错误;
D、断开开关,穿过线圈B的磁通量减小,感应电流磁场方向与原磁场方向相同,故D正确;
当电流从正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转,
当条形磁铁按如图所示所示的方向运动时,磁通量增加,依据楞次定律,感应磁场向上,再由右手螺旋定则,感应电流盘旋而下,则电流从正接线柱流入,所以灵敏电流计的指针将右偏。
在K断开前,自感线圈L中有向右的电流,断开K后瞬间,L的电流要减小,于是L中产生自感电动势,阻碍自身电流的减小,但电流还是逐渐减小为零。原来跟L并联的灯泡A,由于电源的断开,向右的电流会立即消失。但此时它却与L形成了串联的回路,L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过,方向由b到a,即因此,灯泡不会立即熄灭,而是渐渐熄灭,将这称为自感现象。这个实验是用来演示自感现象的。
【点睛】
知道磁场方向或磁通量变化情况相反时,感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键;做好本类题目的关键是弄清线圈与哪种电器相配,结合线圈特点分析新组成的闭合回路的电流流向。
16.C AB B A 答案见解析
【解析】
【详解】
(1)小球离开轨道后做平抛运动,小球在空中运动的时间相同,小球的水平位移与其初速度成正比,所以可以用小球的水平位移代替小球的初速度。故选C
(2)本实验需要验证的是:,有因为可以用小球的水平位移代替小球的初速度,所以可验证:,实验需要测量小球的质量、小球落地的位置,测量质量需要天平,测量小球落地点的位置需要刻度尺。故选AB。
(3)A.轨道的是否光滑,对本实验没有任何的影响。故A错误。
B.本实验要求小球从轨道末端做平抛运动,所以斜槽轨道末端必须水平。故B正确。
C.本实验要测量小球做平抛运动的水平位移,所以实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
(4)本实验需要验证的是:,有因为可以用小球的水平位移代替小球的初速度,所以可验证:。故选A。
(5)设碰前A球的动量为,动能为,碰后A球的动量为,动能为,B球动量为,动能为。取碰前A球的运动方向为正方向,根据动量守恒定律有:,假设碰后A球反弹或静止,则,即,又因为,所以,碰撞过程中损失的机械能,不符合实际,假设不成立,即碰后A球的运动方向不改变。
17.(1)0.02Wb (2) (3)
【解析】
【详解】
(1)穿过线圈平面的最大磁通量
(2)线圈在图示位置时感应电动势最大,此时感应电动势的值
(3)感应电动势的最大值,线圈转动的角速度,若从中性面位置开始计时,此交变电流电动势瞬时值表达式
18.(1) (2) (3)
【解析】
【详解】
(1)对A在木板B上的滑动过程,取A、B、C为一个系统,根据动量守恒定律有:
mv0=m+2mvB
解得vB=
(2)对A在木板B上的滑动过程,A、B、C系统减少的动能全部转化为系统产生的热量
解得μ=
(3)对A滑上C直到最高点的作用过程,A、C系统动量守恒,+mvB=2mv
A、C系统机械能守恒
解得R=
19.(1)0.75,(2)6m/s ,(3)0.235J
【解析】
【分析】
对棒ab分析,根据平衡条件可求出动摩擦因数的大小;
根据导体棒切割磁感线的规律即可求出电动势,再根据闭合电路欧姆定律求出电流,再求出安培力,由平衡条件列式即可求出cd棒的速度;
根据功能关系列式即可求出ab棒上产生的热量。
【详解】
解:当ab刚好不下滑,静摩擦力沿导轨向上达到最大,由平衡条件得:
则
设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为E,
由法拉第电磁感应定律有:
设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有
设ab所受安培力为,有
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有
代入数据解得:
又,
代入数据解得
设ab棒的运动过程中电路中产生的总热量为,
由能量守恒有
解得
代入数据得:。
【点睛】
本题考查电磁感应定律中的功能关系以及共点力平衡条件的应用,关键要把握导体棒刚要滑动时的临界条件:静摩擦力达到最大值,运用力平衡条件和能量守恒定律求解即可。