【題目】如圖所示、兩根足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌間距l=0.9m,與水平面夾角θ=30°,正方形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2T,方向垂直與斜面向上,甲、乙是兩根質(zhì)量相同、電阻均為R=4.86Ω的金屬桿,垂直于導(dǎo)軌放置。甲置于磁場的上邊界ab處,乙置于甲上方l處,現(xiàn)將兩金屬桿由靜止同時釋放,并立即在甲上施加一個沿導(dǎo)軌方向的拉力F,甲始終以a=5m/s2的加速度沿導(dǎo)軌勻加速運動,乙進(jìn)入磁場時恰好做勻速運動,g=10m/s2。計算:
(1)每根金屬桿的質(zhì)量m;
(2)拉力F的最大值;
(3)乙到達(dá)磁場下邊界時兩桿間的距離及乙穿過磁場的過程中電路產(chǎn)生的熱量。
【答案】(1)0.2kg(2)1N(3)0.225m;0.9J
【解析】
(1)由題意乙進(jìn)入磁場前做初速度為零的勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律求解加速度,根據(jù)運動公式求解進(jìn)入磁場的速度;乙進(jìn)入磁場后做勻速直線運動,由平衡條件可求解每根金屬棒的質(zhì)量;(2)因甲乙下滑的加速度相等,可知當(dāng)甲在磁場中滑動時,乙還未進(jìn)入磁場,根據(jù)牛頓第二定律列出F的表達(dá)式,甲做勻加速直線運動,v逐漸增大,拉力F逐漸變大;則當(dāng)甲滑到cd位置時導(dǎo)體棒的速度最大,F最大;(3)甲出離磁場后做勻加速運動;乙在磁場中做勻速運動,由運動公式求解乙到達(dá)磁場下邊界時兩桿間的距離;乙穿過磁場過程產(chǎn)生的熱量等于乙機械能的減小量:
(1)由題意得:乙進(jìn)入磁場前做初速度為零的勻加速直線運動,加速度:
=10×sin30°=5m/s2;
乙進(jìn)入磁場時的速度:=3m/s
乙進(jìn)入磁場后做勻速直線運動,由平衡條件得:
解得:m=0.2kg
(2)因甲乙下滑的加速度相等,可知當(dāng)甲在磁場中滑動時,乙還未進(jìn)入磁場,則甲在磁場中受到的安培力:
由牛頓第二定律可得:
甲做勻加速直線運動,逐漸增大,拉力逐漸變大;則當(dāng)甲滑到cd位置時導(dǎo)體棒的速度最大,F最大,此時甲的速度,
則代入數(shù)據(jù)解得:F=1N
(3)乙從進(jìn)入磁場到到達(dá)磁場下邊界的時間;
當(dāng)乙進(jìn)入磁場時,甲剛好出離磁場,速度為v=3m/s,甲出離磁場后的加速度仍為5m/s2,則t=0.3s內(nèi)的位移 ,
則此時甲乙兩棒相距
乙穿過磁場過程產(chǎn)生的熱量等于乙機械能的減小量:
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【題目】利用如圖甲所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M,鉤碼的質(zhì)量為m,打點計時器的電源為50H的交流電。
(1)實驗操作步驟如下:
①掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀察到車做勻速運動;
②掛上鉤碼,按實驗要求打出的一條紙帶如圖乙所示;用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離△x,記錄在紙帶上。
(2)實驗數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論
①從圖乙數(shù)據(jù)可以計算打出計數(shù)點“6”時小車的速度v6=___________m/s;(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
②將鉤碼重力mg視為小車受到的拉力F,當(dāng)?shù)刂亓λ俣?/span>g=9.80m/s2,利用W=mg△x算出拉力對小車做的功W,利用動能公式Ek=Mv2算出小車動能,求出動能的變化量△Ek。并把計算結(jié)果標(biāo)在△Ek-W坐標(biāo)中,畫出的圖線如圖丙所示。
③從圖丙中可計算出直線斜率k,從k值大小就可以判斷出實驗預(yù)期結(jié)論是否正確(實驗預(yù)期結(jié)論是動能變化等于拉力做功)。若實驗結(jié)論與預(yù)期結(jié)論相符合,則k值為___________(填“k≈1"、“k>1”或“k<1")
(3)實驗結(jié)論及應(yīng)用
實驗結(jié)果表明,△Ek總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。從圖中算出直線斜率為k,以及題中小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m就可算出小車受到的實際拉力F,其計算公式是F=___________。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】利用如圖所示的電路可以測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻。
(1)現(xiàn)有電壓表(0~3V)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列器材:
A.電流表(0~0.6A) B.電流表(0~3A)
C.滑動變阻器(0~20)D.滑動變阻器(0~100)
實驗中電流表應(yīng)選用________;滑動變阻器應(yīng)選用________。(選填相應(yīng)器材前的字母)
(2)在實物圖中用筆畫線代替導(dǎo)線,按電路圖將電路連線補充完整________。
(3)如上面右圖所示,他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出U﹣I圖象,其中U是電壓表的讀數(shù),I是電流表的讀數(shù)。由此可以得到,干電池的電動勢E=___V,內(nèi)電阻r= ____Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(4)該實驗小組還制作了一個水果電池。他們先將一電壓表(量程3V、內(nèi)阻2000Ω)與水果電池的兩極相連,電壓表的讀數(shù)為0.70V;再將一數(shù)字電壓表(內(nèi)阻約為100MΩ)與水果電池的兩極相連,讀數(shù)為0.91V.由以上數(shù)據(jù),可估算出該水果電池的內(nèi)電阻r=_____Ω(保留三位有效數(shù)字)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向上的勻強電場,在BC右側(cè)Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域存在勻強磁場,L1、L2、L3是磁場的邊界(BC與L1重合),寬度相同,方向如圖所示,區(qū)域Ⅰ的磁感強度大小為B1。一電荷量為q、質(zhì)量為m(重力不計)的帶正電點電荷從AD邊中點以初速度v0沿水平向右方向進(jìn)入電場,點電荷恰好從B點進(jìn)入磁場,經(jīng)區(qū)域Ⅰ后又恰好從與B點同一水平高度處進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。已知AB長度是BC長度的倍。
(1)求帶電粒子到達(dá)B點時的速度大;
(2)求磁場的寬度L;
(3)要使點電荷在整個磁場中運動的時間最長,求區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強度B2的最小值。
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【題目】如圖所示,在空間中取直角坐標(biāo)系Oxy,在第一象限內(nèi)平行于y軸的虛線MN與y軸距離為d,從y軸到MN之間的區(qū)域充滿一個沿y軸正方向的勻強電場,場強大小為E。靜止的電子經(jīng)過另一個電勢差為U的電場加速后,從y軸上的A點以平行于x軸的方向射入第一象限區(qū)域,A點坐標(biāo)為(0,h)。已知電子的電量為e,質(zhì)量為m,加速電場的電勢差U>,電子的重力忽略不計,求:
(1)電子從A點進(jìn)入電場到離開該電場區(qū)域所經(jīng)歷的時間t和離開電場區(qū)域時的速度v;
(2)電子經(jīng)過x軸時離坐標(biāo)原點O的距離l。
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【題目】如圖所示電路中,三個電阻均為R,電鍵S1、S2均斷開。先閉合電鍵S1,理想電壓表與理想電流表的示數(shù)變化量之比k1=ΔU1 /ΔI1;再閉合電鍵S2,電壓表與電流表的示數(shù)變化量之比k2=ΔU2 /ΔI2,則|k1|________|k2|;若閉合S1前后電源的輸出功率相同,則可知電源內(nèi)電阻r_____R (以上均選填“ > ”、“ = ”或“ < ”)。
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【題目】如圖所示,兩根平行導(dǎo)軌水平放置,間距為L,其間有豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。棒上通有圖示方向的電流I,金屬棒保持靜止,則下列說法正確的是
A. 金屬棒受到四個力作用
B. 金屬棒所受摩擦力方向向右
C. 減小電流,金屬棒將向左運動
D. 金屬棒所受的重力與支持力是一對相互作用力
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【題目】在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強磁場中,B=0.2 T,有一水平放置的光滑框架,寬度為l=0.4 m,如圖15所示,框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、接入電路的電阻為R=1 Ω的金屬桿cd,金屬桿與框架垂直且接觸良好,框架電阻不計.若cd桿以恒定加速度a=2 m/s2,由靜止開始沿框架向右做勻變速直線運動,則:
(1)在2 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少?
(2)第5 s末,回路中的電流多大?
(3)作用在cd桿上的水平外力F隨時間變化的關(guān)系式?
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【題目】下列說法中正確的是______
A. 晶體至少有一種物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性
B. 一定體積的某種密閉氣體的壓強僅與分子的平均動能有關(guān)
C. 一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化機械能
D. 夏天干旱時,給莊稼松土是為了防止土壤中的水分快速蒸發(fā)
E. 梅雨季節(jié),洗衣服后難以變干是因為空氣的相對濕度大
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