【題目】如圖所示,光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L=1m,處在同一水平面中,導(dǎo)軌的左端接有如圖所示的電路,其中水平放置的電容器C兩極板相距d=10mm,定值電阻R1=R3=8Ω,R2=2Ω,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),磁感強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面,當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)(開關(guān)S斷開)時(shí),電容器兩極之間質(zhì)量m=1×10-14kg,帶電量的微粒恰好靜止不動(dòng);當(dāng)S閉合時(shí),微粒以加速度a=7m/s2向下做勻加速運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2,求:
(1)金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度多大?電阻多大?
(2)S閉合后,使金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力的功率多大?
【答案】(1) 3m/s , (2)
【解析】試題分析:帶電微粒在電容器兩極間靜止時(shí),受到的重力和電場力平衡,列式可求得板間電壓,S閉合時(shí),帶電微粒向下做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可求得板間電壓,再根據(jù)部分電路歐姆定律和閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)列出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方程,從而可求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,由E=BLv可求出金屬棒速度;閉合后,由上題結(jié)果求出電路中的電流,由公式F=BIL求出ab所受的安培力,金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的外力與安培力大小相等,可求得外力,即可求出其功率。
(1)S斷開時(shí),帶電微粒在兩極間靜止時(shí)受向上的電場力和向下的重力作用而平衡:
由此式可解出電容器兩極板間的電壓為:
因?yàn)?/span>S斷開,R1、R2的電壓和等于電容器兩端電壓U1。R3上無電流通過,可以知道電路中的感應(yīng)電流即為通過R1、R2的電流I1,
從而ab切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
S閉合時(shí),帶電微粒向下做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可得:
解得:
此時(shí)的干路電流為:
由閉合電路歐姆定律可得:
兩式可得: ,
由E =BLv可得:
即導(dǎo)體棒ab勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=3m/s,電阻
(2)S閉合時(shí),通過ab的電流,ab所受的安培力為:
ab以速度v=3m/s做勻速運(yùn)動(dòng),所受外力F必與磁場力F2大小相等、方向相反,
即,方向向右
可見,外力的功率為:
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】2016年10月17日,“神舟十一號(hào)”載人飛船發(fā)射成功,景海鵬、陳冬身穿航天服進(jìn)入太空。航天服是保障航天員生命活動(dòng)和工作能力的個(gè)人密閉裝備。假如在地面時(shí)航天服內(nèi)氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0=1.0×105Pa,氣體體積為2L,溫度為30℃,進(jìn)入太空后,宇航員穿著航天服出艙后,由于外部氣壓低,航天服急劇膨脹,氣體體積變?yōu)?/span>4L,溫度降為20℃,航天服可視為封閉系統(tǒng),內(nèi)部氣體可視為理想氣體。
(I)求航天員進(jìn)入太空出艙較長時(shí)間后,航天服內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
(Ⅱ)若在地面上開啟航天服封閉系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣,使航天服內(nèi)氣壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的90%,體積變?yōu)?/span>4L,則需補(bǔ)充溫度為30℃、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氣體多少升?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(多選題)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,菱形ABCD邊長為L,對(duì)角線BC長也為L,M為BC中點(diǎn),O為三角形ABC的中心,現(xiàn)于B、C處各固定電量為+2Q的點(diǎn)電荷.下列說法正確的是( 。
A. A處與D處的場強(qiáng)相同
B. 若再在A處固定電量為﹣Q的點(diǎn)電荷,則O處的場強(qiáng)大小為
C. 若點(diǎn)電荷﹣Q從A靜止釋放,則經(jīng)過M時(shí)速度最大
D. 若點(diǎn)電荷+Q從B右側(cè)靠近B的某點(diǎn)靜止釋放,沿BC向右運(yùn)動(dòng)過程加速度先增大后減小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置,在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接,兩板間距為d,如圖所示。有一變化的磁場垂直于紙面,規(guī)定向內(nèi)為正,變化規(guī)律如圖所示。在t=0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì),電荷量為q的靜止微粒,則以下說法正確的是( )
A. 第2秒內(nèi)上極板為正極
B. 第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極
C. 第2秒末微;氐搅嗽瓉砦恢
D. 第3秒末兩極板之間的電場強(qiáng)度大小為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)中,所需的實(shí)驗(yàn)器材已用導(dǎo)線連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。
(1)將線圈A插入線圈B中,閉合開關(guān)的瞬間,線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向____________(填“相同”或“相反”)。
(2)某同學(xué)設(shè)想使一線圈中電流逆時(shí)針流動(dòng),另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng),可行的實(shí)驗(yàn)操作是__________ 。
A.抽出線圈A
B. 插入軟鐵棒
C.使變阻器滑片P右移
D.斷開開關(guān)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在學(xué)習(xí)了“測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)之后,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)有多種測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法。
(1)除待測(cè)干電池、導(dǎo)線、開關(guān)外,下面給出的四組器材中,能夠通過測(cè)量多組數(shù)據(jù)得出干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的是_________
A.一塊電流表,一塊電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器
B.一塊電流表和一個(gè)變阻箱
C.一塊電流表,一塊電壓表和一個(gè)定值電阻
D.一塊電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器
(2)某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室選出一些器材,用如圖所示的電路來測(cè)量定值電阻Rx的阻值,同時(shí)測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。
其操作步驟如下:
①將開關(guān)S2撥向a,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)電阻箱A為適當(dāng)阻值R0,讀出電壓表的示數(shù)U1;
②再將開關(guān)S2撥向b,保持電阻箱A的阻值R0不變,調(diào)節(jié)電阻箱B的阻值,使得電壓表的示數(shù)仍為U1,記下此時(shí)電阻箱的阻值為R1,則Rx=_____;繼續(xù)調(diào)節(jié)電阻箱B為適當(dāng)阻值R2,讀出電壓表的示數(shù)U2;
③根據(jù)前面的測(cè)量可得到干電池的電動(dòng)勢(shì)E=__________,r =__________(用U1、U2、R0、R1、R2表示);由于電壓表內(nèi)阻不夠大,導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值比真實(shí)值_________(選填“偏大”、“偏小”、“不變”),內(nèi)阻測(cè)量值比真實(shí)值_________(選填“偏大”、“偏小”、“不變”)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】我國未來將建立月球基地,并在繞月軌道上建造空間站.如圖所示,關(guān)閉動(dòng)力的航天飛機(jī)在月球引力作用下向月球靠近,并將與空間站在B處對(duì)接,已知空間站繞月軌道半徑為r,周期為T,萬有引力常量為G,下列說法中正確的是 ( )
A. 圖中航天飛機(jī)正加速飛向B處
B. 航天飛機(jī)在B處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道必須點(diǎn)火減速
C. 根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量
D. 根據(jù)條件可以算出空間站受到月球引力大小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,人踩自行車踏板轉(zhuǎn)動(dòng)大齒輪通過鏈條將動(dòng)力傳給小齒輪。設(shè)大齒輪、小齒輪和后輪的半徑分別為2r、r、8r,分別在它們的邊緣上取點(diǎn)A、B、C,則在自行車踏板轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是( 。
A. A和B的角速度之比為2:1
B. A和B的向心加速度之比為1:2
C. B和C的線速度之比為8:1
D. B和C的向心加速度之比為4:1
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,重力50N斜面體A放置在光滑水平面。重力為20N物體B放置在斜面體上。關(guān)于A、B的受力分析,下列說法正確的是( )
A. 若A、B均保持靜止,則物體B受到斜面體A的摩擦力與斜面體A受到物體B的摩擦力二力平衡
B. 無論A、B如何運(yùn)動(dòng),若斜面體A受到物體B的壓力為10N。則由牛頓第三定律,斜面體A對(duì)物體B有支持力作用,大小為10N
C. 若A、B均保持靜止,則地面對(duì)斜面體的支持力為70N
D. 若物體B加速下滑,則物體A向左加速運(yùn)動(dòng)
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