(2008?武漢一模)如圖所示,間距為l、電阻不計(jì)的兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ(足夠長)被固定在同一水平面內(nèi),質(zhì)量均為m、電阻均為R的兩根相同導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上,一根輕繩繞過定滑輪后沿兩金屬導(dǎo)軌的中線與a棒連接,其下端懸掛一個質(zhì)量為M的物體C,整個裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.開始時使a、b、C都處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)釋放C,經(jīng)過時間t,C的速度為υ1、b的速度為υ2.不計(jì)一切摩擦,兩棒始終與導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度為g,求:
(1)t時刻C的加速度值;
(2)t時刻a、b與導(dǎo)軌所組成的閉合回路消耗的總電功率.
分析:(1)a、b兩棒都切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,根據(jù)E=Bl(v1-v2)求出回路中總的感應(yīng)電動勢,由歐姆定律求得感應(yīng)電流I,由F=BIL求出棒a、b所受的安培力大小,根據(jù)牛頓第二定律分別研究棒b、a和C物體,可求解加速度.
(2)單位時間內(nèi),通過a棒克服安培力做功,把C物體的一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為閉合回路的電能,而閉合回路電能的一部分以焦耳熱的形式消耗掉,另一部分則轉(zhuǎn)化為b棒的動能.根據(jù)功能關(guān)系進(jìn)行分析計(jì)算.
解答:解:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,t時刻回路的感應(yīng)電動勢:
E=
△?
△t
=Bl(υ1-υ2)
…①
回路中感應(yīng)電流:I=
E
2R
…②
以a為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得:T-BIl=ma…③
以C為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得:Mg-T=Ma…④
聯(lián)立以上各式解得:a=
2MgR-B2l2(υ1-υ2)
2R(M+m)

(2)解法一:單位時間內(nèi),通過a棒克服安培力做功,把C物體的一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為閉合回路的電能,而閉合回路電能的一部分以焦耳熱的形式消耗掉,另一部分則轉(zhuǎn)化為b棒的動能,所以,t時刻閉合回路的電功率等于a棒克服安培力做功的功率,即為:
P=BIlυ1=
B2l2(υ1-υ2)?υ1
2R

解法二:a棒可等效為發(fā)電機(jī),b棒可等效為電動機(jī)
a棒的感應(yīng)電動勢為:Ea=Blv1 …⑤
閉合回路消耗的總電功率為:P=IEa …⑥
聯(lián)立①②⑤⑥解得:P=BIlυ1=
B2l2(υ1-υ2)?υ1
2R

解法三:閉合回路消耗的熱功率為:P=
E2
2R
=
B2l2(v1-v2)2
2R

b棒的機(jī)械功率為:P機(jī)=BIl?v2=
B2l2(v1-v2)v2
2R

故閉合回路消耗的總電功率為:P=P+P機(jī)=
B2l2(υ1-υ2)?υ1
2R

答:(1)t時刻C的加速度值為
2MgR-B2l2(v1-v2)
2R(M+m)
;
(2)t時刻a、b與導(dǎo)軌所組成的閉合回路消耗的總電功率為
B2l2(υ1-υ2)?υ1
2R
點(diǎn)評:本題綜合考查了法拉第電磁感應(yīng)定律以及電磁感應(yīng)中的能量守恒.關(guān)鍵理清導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況,選擇合適的定律進(jìn)行求解.
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?武漢一模)直立輕彈簧的下端與水平地面上質(zhì)量為M=0.20kg的甲木塊與連接,輕彈簧上端靜止于A點(diǎn)(如圖1),再將質(zhì)量也為M=0.20kg乙木塊與彈簧的上端連接,當(dāng)甲、乙及彈簧均處于靜止?fàn)顟B(tài)時,彈簧上端位于B點(diǎn)(如圖2).現(xiàn)向下用力壓乙,當(dāng)彈簧上端下降到C點(diǎn)時將彈簧鎖定,C、A兩點(diǎn)間的距離為△l=6.0cm.一個質(zhì)量為m=0.10kg的小球丙從距離乙正上方h=0.45m處自由落下(如圖3),當(dāng)丙與乙剛接觸時,彈簧立即被解除鎖定,之后,丙與乙發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短),碰撞后取走小球丙,當(dāng)甲第一次剛離開地面時乙的速度為v=2.0m/s.求從彈簧被解除鎖定至甲第一次剛離開地面時,彈簧彈性勢能的改變量.(g=10m/s2

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(2008?武漢一模)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場,其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0,L)、一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場,并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場,此時速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說法中正確的是( 。

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(2008?武漢一模)在豎直方向的電場中某處固定一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球,場強(qiáng)E的變化規(guī)律如圖所示,以豎直向上為場強(qiáng)的正方向,E0=2mg/q.t(0≤t<T)時刻釋放小球,在t~t+T時間內(nèi)合力的沖量大小為( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?武漢一模)(1)現(xiàn)行高中物理教材的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,提供了重錘線的是
AC
AC

A、研究平拋物體的運(yùn)動
B、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
C、驗(yàn)證動量守恒定律
D、用單擺測定重力加速度
(2)測量一螺線管兩接線柱之間金屬絲的長度.
器材:A、待測螺線管L(符號):繞制螺線管金屬絲的電阻率ρ=5.0×10-7Ω?m,電阻RL約為100Ω
B、螺旋測微器
C、電流表G:量程100μA,內(nèi)阻RG=500Ω
D、電壓表V:量程6V,內(nèi)阻RV=4kΩ
E、定值電阻R0:R0=50Ω
F、滑動變阻器R':全電阻約1kΩ
G、電源E:電動勢9V,內(nèi)阻忽略不計(jì)
H、電鍵S一個,導(dǎo)線若干
①實(shí)驗(yàn)中用螺旋測微器測得金屬絲的直徑如圖1所示,其示數(shù)為d=
0.385
0.385
mm

②按圖2所示電路測量金屬絲的電阻,請?jiān)趫D3的實(shí)物圖上連線.
③若測得的金屬絲直徑用d表示,電流表G的讀數(shù)用I表示,電壓表V的讀數(shù)用U表示,則由已知量和測得量的符號表示金屬絲的長度l=
πd2
[
U
IRV
-(R0+RG)]

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