【題目】如圖所示,在傾角為=37°的斜面上,固定一寬為L=l.0m的平行金屬導(dǎo)軌.現(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m=0.4kg、電阻R0=2.0Ω、長為1.0m的金屬棒b,它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為=0.5.整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T的勻強(qiáng)磁場中.導(dǎo)軌所接電源的電動勢為E=12V,內(nèi)阻r=1.0Ω,若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,滑動變阻器的阻值符合要求,其他電阻不計,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.現(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動,求:
(1)金屬棒所受安培力的取值范圍;
(2)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍.
【答案】(1)N≤F≤8N(2)0≤R≤30Ω
【解析】(1)當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向上運動的臨界狀態(tài)時,金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力,方向平行斜面向下,設(shè)金屬棒受到的安培力大小為F1,其受力分析如圖甲所示.則有
FN=F1sin+mgcos,F(xiàn)1cos=mgsin+fmax,fmax=FN
以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F1=8N
當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向下運動的臨界狀態(tài)時,設(shè)金屬棒受到的安培力大小為F2,其受力分析如圖乙所示.則有
FN'=F2sin+mgcos,F(xiàn)2cos+fmax'=mgsin,fmax'=FN'
以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F2=N
所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為N≤F≤8N
(2)因磁場與金屬棒垂直,所以金屬棒受到的安培力為F=BIL,因此有I=,由安培力的取值范圍可知電流的取值范圍為A≤I≤4A
設(shè)電流為I1=A時滑動變阻器接入電路中的阻值為R1,由閉合電路歐姆定律,有E—I1r=I1(R0+R1),
代入數(shù)據(jù)可得R1=30Ω
電流為I2=4A時滑動變阻器接入電路中的阻值為R2,由閉合電路歐姆定律,有E一I2r=I2(R0+R2),
代入數(shù)據(jù)可得R2=0
所以滑動變阻器接入電路中的阻值范圍為0≤R≤30Ω
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【題目】利用圖示的實驗裝置探究合力做功與動能變化的關(guān)系。
(1)為了消除打點計時器和木板對小車阻力的影響,需要平衡阻力。關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四種裝置圖中正確的是________________
(2)甲小組同學(xué)正確平衡了阻力,選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M,取砝碼的總重力值作為繩子的拉力值,按正確操作得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)計時點A、B、C,測得它們到靜止釋放的起始點O的距離分別為sA、sB、sC,打點計時器的工作頻率為f,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,從O到B的運動過程中,拉力對小車做功W=______,小車動能變化量ΔEk=_________。
(3)乙小組同學(xué)也正確平衡了阻力,但并未保證選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M。在處理數(shù)據(jù)時,他們也取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值,并采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析:在紙帶上選取多個計數(shù)點,測量靜止釋放的起始點O到每個計數(shù)點的距離,并計算出每個計數(shù)點對應(yīng)的小車速度v以及從O點到該計數(shù)點對應(yīng)的過程中繩子拉力所做的功W。他們作出的圖線為_________。
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【題目】如圖所示,位移(x)-時間(t)圖象和速度(v)-時間(t)圖象中給出四條圖線,甲、乙、丙、丁代表四輛車由同一地點向同一方向運動的情況,則下列說法正確的是( )
A. 甲車做直線運動,乙車做曲線運動
B. 0~t1時間內(nèi),甲車通過的路程小于乙車通過的路程
C. 0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車在t2時刻相距最遠(yuǎn)
D. 0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車的平均速度相等
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【題目】某物體運動的v-t圖象如圖所示,根據(jù)圖象可知,該物體( )
A
A. 在0到2 s末的時間內(nèi),加速度為1 m/s2
B. 在0到5 s末的時間內(nèi),位移為10 m
C. 第1 s末與第3 s末的速度方向相同
D. 第1 s內(nèi)與第5 s內(nèi)加速度方向相同
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【題目】如圖所示,在傾角為θ=30°的斜面上,固定一寬L=0.25m的平行光滑金屬導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器R。電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=1Ω,一質(zhì)量m=20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.80T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計)。取g=10m/s2,要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止,求:
(1)金屬棒所受到的安培力的大小.
(2)通過金屬棒的電流的大。
(3)滑動變阻器R接入電路中的阻值.
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【題目】如圖所示,BC是半徑為R的1/4圓弧形的光滑且絕緣的軌道,位于豎直平面內(nèi),其下端與水平絕緣軌道平滑連接,整個軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度為E.今有一質(zhì)量為m、帶正電q的小滑塊(體積很小可視為質(zhì)點),從C點由靜止釋放,滑到水平軌道上的A點時速度減為零.若已知滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ,求:
(1)滑塊通過B點時的速度大小.
(2)水平軌道上A、B兩點之間的距離.
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為、電荷量為的小球從距地面一定高度的點,以初速度沿著水平方向拋出,已知在小球運動的區(qū)域里,存在著一個與小球的初速度方向相反的勻強(qiáng)電場,如果測得小球落地時的速度方向恰好是豎直向下的,且已知小球飛行的水平距離為,求:
(1)電場強(qiáng)度為多大?
(2)小球落地點與拋出點之間的電勢差為多大?
(3)小球落地時的動能為多大?
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【題目】如圖所示,A、C兩點分別位于x軸和y軸上,∠OCA=30°,OA的長度為L.在△OCA區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場.質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,以平行于y軸的方向從OA邊射入磁場.已知粒子從某點入射時,恰好垂直于OC邊射出磁場,且粒子在磁場中運動的時間為t0.不計重力.
(1) 求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
(2) 若粒子先后從兩不同點以相同的速度射入磁場,恰好從OC邊上的同一點射出磁場,求該粒子這兩次在磁場中運動的時間之和.
(3) 若粒子從某點射入磁場后,其運動軌跡與AC邊相切,且在磁場內(nèi)運動的時間為t0,求粒子此次入射速度的大小.
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【題目】如圖所示電路中,電源的電動勢、內(nèi)阻及各電阻的阻值都標(biāo)記在圖中,當(dāng)滑動變阻器R3的滑片P向a端移動時,以下說法中正確的是( )
A. 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
B. 電阻R1兩端的電壓減小
C. 電源的總功率減少但電源的輸出功率增大
D. 如果設(shè)定流過電阻R2電流變化量的絕對值為,流過滑動變阻器R3的電流變化量的絕對值為,則
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