某课外小组为了研究“电瓶车下坡自发电”，设计了一模拟装置，其工作原理如图甲所示， MN、PQ 为水平放置的足够长平行光滑导轨，导轨间的距离 L 为0．5m，导轨左端连接一个阻值为 2Ω的电阻 R，将一根质量 m 为 0．4kg 的金属棒 cd 垂直地放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻 r 大小为 0．5Ω，导轨的电阻不计，整个装置放在方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。现对金属棒施加一水平向右的拉力 F，使棒从静止开始向右运动，当速度达到 1m/s 时，拉力的功率为 0．4w，从此刻开始计时（t=0）并保持拉力的功率恒定，经过 5．25s 的时间金属棒达到 2m/s 的稳定速度。试求：
（1）磁感应强度的大小；
（2）从 t=0～5．25s 时间内电阻 R 上产生的焦耳热；
（3）求出从 t=0 计时开始后金属棒的最大加速度大小，并在乙图中粗略的画出此过程中F 随 t 变化的图象。
高三物理计算题中等难度题
某课外小组为了研究“电瓶车下坡自发电”，设计了一模拟装置，其工作原理如图甲所示， MN、PQ 为水平放置的足够长平行光滑导轨，导轨间的距离 L 为0．5m，导轨左端连接一个阻值为 2Ω的电阻 R，将一根质量 m 为 0．4kg 的金属棒 cd 垂直地放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻 r 大小为 0．5Ω，导轨的电阻不计，整个装置放在方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。现对金属棒施加一水平向右的拉力 F，使棒从静止开始向右运动，当速度达到 1m/s 时，拉力的功率为 0．4w，从此刻开始计时（t=0）并保持拉力的功率恒定，经过 5．25s 的时间金属棒达到 2m/s 的稳定速度。试求：
（1）磁感应强度的大小；
（2）从 t=0～5．25s 时间内电阻 R 上产生的焦耳热；
（3）求出从 t=0 计时开始后金属棒的最大加速度大小，并在乙图中粗略的画出此过程中F 随 t 变化的图象。
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在学习了电磁驱动和电磁制动后，某物理兴趣小组的同学设计了如下装置进行研究。如图所示，足够长平行光滑导轨的间距L＝0.2m，b1b2右侧轨道水平，左侧曲线轨道与水平轨道相切于b1b2，所有轨道均电阻不计。在水平轨道内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.8T。质量为M＝0.2kg、电阻为R1＝0.1Ω的金属棒b垂直于轨道静止放置在与b1b2相距1m远的水平轨道上，并用插销固定。质量为m＝0.1kg、电阻为R2＝0.2Ω的金属棒a由曲线轨道上端a1a2处静止释放，a1a2处到水平轨道的竖直高度h＝0.45m，若金属棒a在运动过程中始终与导轨垂直且保持良好接触，金属棒a与b相撞时无能量损失，g＝10m/s2。求：
(1)金属棒a第1次滑到b1b2处时的速度大小；
(2)金属棒a与金属棒b碰撞的次数；
(3)若撤去固定金属棒b的插销，使其能自由移动，金属棒a还是由曲线轨道上端a1a2处静止释放，金属棒b初始静止在水平轨道上，两棒最终运动达到稳定状态。要使两棒不相碰，则金属棒b初始位置距离b1b2至少多远？整个运动过程中金属棒b上产生的焦耳热是多少?
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（12分）某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k=120N/m，自然长度L0=1m的弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的。迎风板面积S=0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R=1.0Ω，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1=9.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2=6.0V。（电压表可看作理想表）求：
（1）金属杆单位长度的电阻；
（2）此时作用在迎风板上的风力；
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某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示．一个劲度系数k＝120 N/m、自然长度L0＝1 m的弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的．迎风板面积S＝0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向，电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连，迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好．定值电阻R＝1.0 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω.闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1＝9.0 V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2＝6.0 V．(电压表可看做理想表)求：
(1)金属杆单位长度的电阻；
(2)此时作用在迎风板上的风力．
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某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k＝1300N／m，自然长度L0＝0.5m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的。迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R＝1.0Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1＝3.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2＝2.0V。（电压表可看作理想表）求：
（1）金属杆单位长度的电阻；
（2）此时作用在迎风板上的风力；
（3）假设风（运动的空气）与迎风板作用后
的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m3，
求风速多大。
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某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k＝1300N/m、自然长度L0＝0.5m的弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置粗细均匀的电阻率较大的金属杆上，弹簧是由不导电的材料制成的。迎风板面积S0＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好，不计摩擦。定值电阻R＝1.0Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于自然长度，电压表的示数U1＝3.0V，某时刻由于风吹迎风板，待迎风板再次稳定时，电压表的示数变为U2＝2.0V。（电压表可看作理想表），试分析求【解析】
(1)此时风作用在迎风板上的力的大小；
(2)假设风（运动的空气）与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m3，求风速的大小；
(3)对于金属导体，从宏观上看，其电阻定义为： 
。金属导体的电阻满足电阻定律： 
。在中学教材中，我们是从实验中总结出电阻定律的， 而“金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。设有一段通电金属导体，其长为L，横截面积为S，自由电子电量为e、质量为m，单位体积内自由电子数为n，自由电子两次碰撞之间的时间为t0。试利用金属电子论，从理论上推导金属导体的电阻
。
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