【題目】如圖甲所示,光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m.導(dǎo)軌電阻忽略不計,其間連接有固定電阻R=0.4Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始運動做勻加速直線運動,電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)求金屬桿的瞬時速度隨時間變化的表達(dá)式;
(2)求第2s末外力F的大。
(3)如果水平外力從靜止起拉動桿2s所做的功為1.2J,求整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少.
【答案】(1)2t (2)0.35N (3)0.4J
【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律推導(dǎo)出R兩端的電壓與速度的關(guān)系式,由電壓圖象寫出電壓與時間的關(guān)系式,即可求出速度的表達(dá)式;由速度的表達(dá)式求出金屬加速度,由速度公式求出第2s末的速度,求出安培力,根據(jù)牛頓第二定律求出外力;外力做功,使金屬桿獲得動能、回路中產(chǎn)生內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律可求出整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱。
(1)設(shè)路端電壓為U,桿的運動速度為v,則有
感應(yīng)電動勢為:E=BLv 感應(yīng)電流為: 根據(jù):U=IR
聯(lián)立可得:
代入數(shù)據(jù)解得:
由圖乙可得:U=0.2t(V)
可得速度為:v=2t(m/s)
(2)由上式v=2t知,金屬桿的加速度為a=2m/s2,在2s末金屬桿的速度為:v=at=4m/s,
此時桿受到的安培力大小為:
由牛頓第二定律,對桿有F﹣F′=ma
代入數(shù)據(jù)解得:F=0.35N
(3)在2s末,桿的動能為:
由能量守恒定律,回路產(chǎn)生的焦耳熱 Q=W﹣Ek=0.4J
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【題目】如圖所示為建筑工地一個小型起重機起吊重物的示意圖。一根輕繩跨過光滑的動滑輪,輕繩的一端系在位置A處,動滑輪的下端掛上重物,輕繩的另一端掛在起重機的吊鉤C處,起吊重物前,重物處于靜止?fàn)顟B(tài)。起吊重物過程是這樣的:先讓吊鉤從位置C豎直向上緩慢地移動到位置B,然后再讓吊鉤從位置B水平向右緩慢地移動到D,最后把重物卸在某一個位置。則關(guān)于輕繩上的拉力大小變化情況,下列說法正確的是( )
A. 吊鉤從C向B移動過程中,輕繩上的拉力不變
B. 吊鉤從B向D移動過程中,輕繩上的拉力變大
C. 吊鉤從C向B移動過程中,輕繩上的拉力變大
D. 吊鉤從B向D移動過程中,輕繩上的拉力變小
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【題目】如圖所示,粗糙斜面上的輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與小物塊相連,彈簧處于自然長度時物塊位于O點.現(xiàn)將物塊拉到A點后由靜止釋放,物塊運動到最低點B,圖中B點未畫出.下列說法正確的是( 。
A. B點一定在O點左下方
B. 速度最大時,物塊的位置可能在O點左下方
C. 從A到B的過程中,物塊和彈簧的總機械能一定減小
D. 從A到B的過程中,物塊減小的機械能一定等于它克服摩擦力做的功
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【題目】如圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量分別是m1和m2 , 用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,處于豎直靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)對A施加豎直向上的力F將A提起,穩(wěn)定時B對地面無壓力.當(dāng)撤去F , A由靜止向下運動至速度最大時,重力做功為( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】如圖所示,將兩個相同的木塊a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上,a、b中間用一輕彈簧連接,b的右端用平行于斜面的細(xì)繩與固定在斜面上的擋板相連。開始時a、b均靜止,彈簧處于壓縮狀態(tài),細(xì)繩上有拉力,下列說法正確的是( )
A.細(xì)繩剪斷瞬間,a所受摩擦力也立刻發(fā)生變化
B.細(xì)繩剪斷瞬間,b所受摩擦力不可能為零
C.a所受的摩擦力一定不為零
D.b所受的摩擦力一定不為零
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【題目】如圖所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi),有勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,方向垂直于圓平面(未畫出).一群比荷為的負(fù)離子以相同速率v0(較大),由P點在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后,又飛出磁場,最終打在磁場區(qū)域右側(cè)的熒光屏(足夠大)上,則下列說法正確的是(不計重力)( )
A. 離子在磁場中的運動軌跡半徑一定相等
B. 由Q點飛出的離子在磁場中運動的時間最長
C. 離子在磁場中運動時間一定相等
D. 沿PQ方向射入的離子飛出時偏轉(zhuǎn)角最大
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【題目】某實驗小組利用小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點計時器和幾個已知質(zhì)量的小鉤碼探究加速度與力的關(guān)系,實驗裝置如圖甲所示。
(1)圖乙是實驗中得到的一條紙帶,圖中打相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為0.1 s,由圖中的數(shù)據(jù)可得小車的加速度a為____________m/s2;
(2)該實驗小組以測得的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的總重力F為橫軸,作出的圖象如丙圖中圖線1所示,發(fā)現(xiàn)圖象不過原點,懷疑在測量力時不準(zhǔn)確,他們將實驗進(jìn)行了改裝,將一個力傳感器安裝在小車上,直接測量細(xì)線拉小車的力F ′,作a-F ′圖如丙圖中圖線2所示,則圖象不過原點的原因是______________,對于圖象上相同的力,用傳感器測得的加速度偏大,其原因是____________________;
(3)該實驗小組在正確操作實驗后,再以測得的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的總重力F和傳感器測得的F′為橫軸作圖象,要使兩個圖線基本重合,請你設(shè)計一個操作方案。
__________________________________________________________________________________
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【題目】如圖所示,“馬踏飛燕”是漢代藝術(shù)家集高度智慧、豐富想象、浪漫主義精神和高超的藝術(shù)技巧的結(jié)晶,是我國古代雕塑藝術(shù)的稀世之寶,飛奔的駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上,是因為( )
A.馬跑得快的緣故
B.馬蹄大的緣故
C.馬的重心在飛燕上
D.馬的重心位置和飛燕在一條豎直線上
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【題目】如圖所示,平行板電容器的兩個極板為A、B,B板接地,A板帶有電荷量+Q,板間電場有一固定電荷P。若將B板固定,A板下移一些,或者將A板固定,B板上移一些.在這兩種情況下,以下說法正確的是( )
A. A板下移時,P點的電場強度不變,P點電勢不變
B. A板下移時,P點的電場強度不變,P點電勢升高
C. B板上移時,P點的電場強度變大,P點電勢降低
D. B板上移時,P點的電場強度減小,P點電勢降低
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