【題目】如圖1所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量m=1kg、足夠長的U型金屬導(dǎo)軌abcd,間距L=1m。一電阻值的細導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,并被固定在水平面上的兩立柱擋住,導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù),在M、N兩端接有一理想電壓表(圖中未畫出)。在U型導(dǎo)軌bc邊右側(cè)存在垂直向下、大小B=0.5T的勻強磁場(從上向下看);在兩立柱左側(cè)U型金屬導(dǎo)軌內(nèi)存在方向水平向左,大小為B的勻強磁場。以U型導(dǎo)軌bc邊初始位置為原點O建立坐標(biāo)x軸。t=0時,U型導(dǎo)軌bc邊在外力F作用下從靜止開始運動時,測得電壓與時間的關(guān)系如圖2所示。經(jīng)過時間t1=2s,撤去外力F,直至U型導(dǎo)軌靜止。已知2s內(nèi)外力F做功W=14.4J。不計其他電阻,導(dǎo)體棒MN始終與導(dǎo)軌垂直,忽略導(dǎo)體棒MN的重力。求:
(1)在2s內(nèi)外力F隨時間t的變化規(guī)律;
(2)在整個運動過程中,電路消耗的焦耳熱Q;
(3)在整個運動過程中,U型導(dǎo)軌bc邊速度與位置坐標(biāo)x的函數(shù)關(guān)系式。
【答案】(1);(2)12J;(3)(0≤x≤4m);;v=0()
【解析】
(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知:
得到:
根據(jù)速度與時間關(guān)系可知:
對U型金屬導(dǎo)軌根據(jù)牛頓第二定律有:
帶入數(shù)據(jù)整理可以得到:
(2)由功能關(guān)系,有
由于忽略導(dǎo)體棒MN的重力,所以摩擦力為:
則可以得到:
則整理可以得到:
得到:
Q=12J
(3)設(shè)從開始運動到撤去外力F這段時間為,這段時間內(nèi)做勻加速運動;
①時,根據(jù)位移與速度關(guān)系可知:
時根據(jù)勻變速運動規(guī)律可知該時刻速度和位移為:
②時,物體做變速運動,由動量定理得到:
整理可以得到:
當(dāng)時:
綜合上述,故bc邊速度與位置坐標(biāo)x的函數(shù)關(guān)系如下:
(0≤x≤4m)
()
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【題目】如圖,半徑為R、質(zhì)量為m的半圓軌道小車靜止在光滑的水平地面上,將質(zhì)量也為m的小球從距A點正上方h高處由靜止釋放,小球自由落體后由A點經(jīng)過半圓軌道后從B沖出,在空中能上升的最大高度為h,則
A. 小球和小車組成的系統(tǒng)動量守恒
B. 小車向左運動的最大距離為
C. 小球離開小車后做斜上拋運動
D. 小球第二次能上升的最大高度h<h<h
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【題目】在“驗證動量守恒定律”的實驗中。實驗裝置及實驗中小球運動軌跡及平均落點的情況如圖所示,回答下列問題:
(1)本實驗需要測量的物理量是 ______(填選項前的字母)。
A.小球的質(zhì)量ma、mb
B.小球離開斜槽后飛行的時間ta、tb
C.小球離開斜槽后飛行的水平射程xA、xB、xC
D.槽口到水平地面的豎直高度H
(2)實驗中重復(fù)多次讓小球a從斜槽上的同一位置釋放,其中“同一位置釋放”的目的是________。
(3)放置被碰小球b前后,小球a的落點位置為分別為圖中的_______和______。
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【題目】圖中豎直方向的平行線表示電場線,但未標(biāo)明方向.一個帶電量為q=-10-6C的微粒,僅受電場力的作用,從M點運動到N點時,動能增加了10-4J,則( 。
A.該電荷運動的軌跡不可能是b
B.該電荷從M點運動到N點時電勢能增加
C.MN兩點間的電勢差為100V
D.該電荷從M點由靜止開始運動
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【題目】“探究額定電壓為2.5V的小燈泡伏安特性曲線”實驗時:
(1)現(xiàn)有兩種規(guī)格滑動變阻器R1(50、1.5A)、R2(5、2.0A),為了調(diào)節(jié)方便,測量準(zhǔn)確,在實驗中,滑動變阻器應(yīng)選用_________(選填“R1”或“R2”);
(2)如圖甲是小明同學(xué)連接的實物圖,老師發(fā)現(xiàn)電路連接有錯,請你在原電路上指明需要重新調(diào)整哪幾條導(dǎo)線_______(填圖中數(shù)字編號);
(3)閉合開關(guān),滑動變阻器滑片,電壓表示數(shù)從0逐漸增大到2.5V過程中,發(fā)現(xiàn)小燈泡一直不亮,小明分析可能小燈泡壞了,為此他取下小燈泡用多用表檢測,如圖乙,則多用表的示數(shù)為_______,說明小燈泡是_______(填“好”或“壞”);
(4)正確連線和操作后,小明測得多組(I、U)數(shù)據(jù)并在圖象中描繪出圖線,圖丙所示的兩圖線分別是電流表內(nèi)接和外接時測繪的,則該實驗正確的為_______(填“圖線1”或“圖線2”)
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【題目】如圖所示,在平行金屬板電容器A、B兩極加一電壓,在金屬板之間產(chǎn)生勻強電場,在它的右側(cè)有一有界勻強磁場區(qū)域I,左、右邊界均豎直,上、下范圍足夠大,磁場方向垂直紙面向里,O、O1別是金屬板之間左側(cè)和右側(cè)的中點,O、O1、P三點在同一直線上,磁場區(qū)域I整體可以在O1與P點之間平移。已知金屬板長為2L、間距為1.5L,O1P之間距離為2L。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從O點以初速度v0沿中心線射入電場。不計粒子重力,不考慮電場的邊界效應(yīng)。用U表示A、B兩極之間的電壓大小,用x表示磁場區(qū)域I左側(cè)邊界與O1的水平距離,用d表示磁場區(qū)域I左、右邊界的寬度。用B表示磁場區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小。
(1)若x=0,粒子恰好能通過電場,后經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)通過P點,且粒子射出電場和經(jīng)過P點時的速度方向與OP的夾角相等,求d、B、U;
(2)若U為題(1)中一半,其它條件均不變,要使粒子經(jīng)電場和磁場偏轉(zhuǎn)后也能通過P點,且粒子射出電場和經(jīng)過P點時的速度方向與OP的夾角相等,求x;
(3)若U、x、d與題(2)中相同,其它條件均不變,大量相同的帶電粒子從金屬上極板左端與O點之間區(qū)域以初速度v0平行極板射入電場,要使粒子經(jīng)電場和磁場偏轉(zhuǎn)后全部通過P點,還需在磁場區(qū)域I右側(cè)某圓形區(qū)域內(nèi)再加另一勻強磁場,不考慮粒子之間的相互作用,求該圓形區(qū)域的面積S和磁感應(yīng)強度大小、方向。
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【題目】在三角形ABC區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向里的勻強磁場,三邊電阻均為R的三角形導(dǎo)線框abc沿AB方向從A點以速度v勻速穿過磁場區(qū)域。如圖所示,ab =L,AB =2L,∠abc=∠ABC=90°,∠acb=∠ACB=30°。線框穿過磁場的過程中
A. 感應(yīng)電流先沿逆時針方向,后沿順時針方向
B. 感應(yīng)電流先增大,后減小
C. 通過線框的電荷量為
D. c、b兩點的最大電勢差為
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【題目】如圖所示直線a和曲線b分別是兩個運動物體a和b的位置一時間圖線。由圖可知( )
A.在t1時刻,物體a、b速度的大小相等
B.在t2時刻,物體a、b速度的方向不同
C.在t1到t2這段時間內(nèi),物體a的平均速度比b的小
D.在t1到t2這段時間內(nèi),物體a的速率一直比b的小
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【題目】如圖所示,在原來不帶電的導(dǎo)體附近P處,放置一個正點電荷,導(dǎo)體內(nèi)a、b、c三點與點電荷P在同一連線上,導(dǎo)體達到靜電平衡后()
A.導(dǎo)體內(nèi)三點的電勢關(guān)系:
B.導(dǎo)體兩端感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)b點的場強方向沿b指向c
C.若導(dǎo)體緩慢向點電荷P靠近過程中,導(dǎo)體內(nèi)a、b、c三點的電場強度將逐漸增大
D.若導(dǎo)體右端接地,大地上有感應(yīng)負電荷,導(dǎo)體左端有感應(yīng)正電荷
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