【題目】如圖所示,兩條相互平行的光滑金屬導軌,相距L=0.2m,左側軌道的傾斜角θ=30°,右側軌道為圓弧線,軌道端點間接有電阻R=1.5Ω,軌道中間部分水平,在MPNQ間有距離為d=0.8m,寬與導軌間距相等的方向豎直向下的勻強磁場。磁感應強度B隨時間變化如圖乙所示。一質量為m=10g、導軌間電阻為r=1.0Ω的導體棒at=0時刻無初速釋放,初始位置與水平軌道間的高度差H=0.8m。另一與a棒完全相同的導體棒b靜置于磁場外的水平軌道上,靠近磁場左邊界PM。a棒下滑后平滑進入水平軌道(轉角處無機械能損失),并與b棒發(fā)生碰撞而粘合在一起,此后作為一個整體運動。導體棒始終與導軌垂直并接觸良好,軌道的電阻和電感不計,g10m/s2。求:

1a導體棒進入磁場前瞬間速度大小和a導體棒從釋放到進入磁場前瞬間過程中所用的時間

2)粘合導體棒剛進入磁場瞬間受到的安培力大小

3)粘合導體棒最終靜止的位置離PM的距離

4)全過程電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱

【答案】14m/s;t=0.8s2F=0.04N3)停在距離PM0.4m處(40.042J

【解析】

(1)設a導體棒進入磁場前瞬間速度大小為v

a導體棒從釋放到進入磁場前瞬間過程中由機械能守恒定律有:

解得:v=4m/s

a導體棒從釋放到進入磁場前瞬間過程由牛頓第二定律有:

解得:a=5m/s2

由速度與時間的關系式v=at解得t=0.8s

(2)a與b發(fā)生完全非彈性碰撞后的速度為v

由動量守恒定律有:mv=(m+m)v

解得:v=2m/s

此時粘合導體棒剛好進入勻強磁場,安培力為:F=BIL,,E=BLv,解得:F=0.04N

(3)粘合導體棒直到靜止,由動量定理有:-BILt=0-2mv,=It,

解得:

因此粘合導體棒停在距離PM為0.4m處

(4)導體棒滑入磁場前,由法拉第電磁感應定律可知:

由閉合電路歐姆定律有:

有:=0.012J

碰撞后回路產(chǎn)生的熱量Q=×2mv2=QR2+Qr

代入數(shù)據(jù)解得:QR2=0.03J

整個過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為:QR=QR1+QR2=0.042J

練習冊系列答案
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【題目】某同學想用熱敏電阻制作一個溫度計,為此他需要先探究該熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律.現(xiàn)有下列器材:

待測熱敏電阻R(約6002000

直流毫安表(量程6mA,內阻約0.5

直流電壓表(量程3V,內阻約1k

直流恒壓電源(輸出電壓3V,內阻不計)

滑動變阻器(阻值范圍0500),以及水銀溫度計.加熱裝置.開關和導線.

1)應選擇圖______(填“a”“b”)的電路探究熱敏電阻的溫度特性.

2)主要步驟:①連接電路,啟動加熱裝置,待溫度穩(wěn)定為某一溫度時,閉合開關,記下______________________和電壓表的讀數(shù);②改變溫度,多次重復步驟①操作,得出多組數(shù)據(jù);③根據(jù)數(shù)據(jù)繪制電阻R隨溫度t變化的圖線如圖c

3)現(xiàn)將該熱敏電阻.恒壓電源.開關.導線.______________(填電壓表電流表)連接起來,把該電表的刻度改為相應的溫度刻度,就制成了一個溫度計.若用此溫度計測得的溫度越高,對應原電表表盤的刻度值越____________(填).

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【題目】衛(wèi)星電話在搶險救災中能發(fā)揮重要作用.第一代、第二代海事衛(wèi)星只使用地球同步衛(wèi)星,不能覆蓋地球上的高緯度地區(qū).第三代海事衛(wèi)星采用地球同步衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星結合的方案,它由4顆同步衛(wèi)星與12顆中軌道衛(wèi)星構成.中軌道衛(wèi)星高度為10354千米,分布在幾個軌道平面上(與赤道平面有一定的夾角),在這個高度上,衛(wèi)星沿軌道旋轉一周的時間為6小時.則下列判斷正確的是(

A. 中軌道衛(wèi)星的角速度小于地球同步衛(wèi)星

B. 中軌道衛(wèi)星的線速度小于地球同步衛(wèi)星

C. 如果某一時刻中軌道衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星與地球的球心在同一直線上,那么經(jīng)過6小時它們仍在同一直線上

D. 在中軌道衛(wèi)星經(jīng)過地面某點的正上方24小時后,該衛(wèi)星仍在地面該點的正上方

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【題目】如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上有兩個用輕質彈簧相連的物塊A、B,它們的質量分別為mAmB,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板。系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),F(xiàn)開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動,重力加速度g。求:

(1)物塊B剛要離開C時物塊A的加速度a

(2)從開始到此時物塊A的位移d。

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【題目】如圖甲所示,M、N是相距為d=0.1 m豎直放置的平行金屬板,板間有垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度B1=0.1 T。P、 Q為水平放置的兩平行金屬板,用導線將PM、QN分別連接;A為絕緣擋板;C為平行于PQ的熒光屏;A、P、Q、C的中間各有一個小孔,所有小孔在同一豎直中軸線上。熒光屏C的上方有垂直于紙面向里、磁感應強度為B2=0.01 T的勻強磁場,F(xiàn)有大量的正負離子混合物,以某一相同的速度垂直于磁場豎直向上射入金屬板MN之間,離子的比荷的絕對值均為C/kg。僅能在PQ、MN之間形成電場,極板間形成的電場均可視為勻強電場,且忽略電場的邊緣效應,不計離子重力。

(1) 判斷金屬板M的帶電性質,并求出在N、M兩板之間電場穩(wěn)定后,電勢差UNM與離子入射速度v之間的關系;

(2) 若離子以v1=3.0×105 m/s的速度射入磁場,在熒光屏上將出現(xiàn)由正、負離子形成的兩個亮點,求兩亮點到熒光屏小孔的距離之比;

(3) 若離子以v2=1.0×105 m/s的速度射入磁場,因某種原因,實際上離子通過C板上的小孔時會在豎直平面內形成一個發(fā)散角(如圖乙),所有離子速率仍相同。求熒光屏上亮點的長度Δx及同一時刻通過小孔的離子打到熒光屏上的最長時間差Δt。(已知θ=0.1415弧度,cosθ=0.99)

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A. 燈泡的額定電壓為62V

B. 副線圖輸出電壓的頻率為50Hz

C. 開關S斷開,原、副線圈的電流減小

D. 開關S斷開,燈泡L1變暗

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(1)力傳感器的讀數(shù)為5 N時,密封氣體的溫度t

(2)外界大氣的壓強p0.

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【題目】天文學家經(jīng)過長期觀測,在宇宙中發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng),這些雙星系統(tǒng)一般與其他星體距離很遠,受到其他天體引力的影響可以忽略不計.根據(jù)對一雙星系統(tǒng)的光學測量確定,此雙星系統(tǒng)中兩個星體的質量均為m,而繞系統(tǒng)中心轉動的實際周期是理論計算的周期的k倍〔k<1),究其原因,科學家推測,在以兩星球球心連線為直徑的球體空間中可能均勻分布著暗物質.若此暗物質確實存在,其質量應為

A. B.

C. D.

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A. 方向沿紙面垂直bc向上,大小為(+1ILB

B. 方向沿紙面垂直bc向下,大小為(+1ILB

C. 若在紙面內將abcd逆時針旋轉30°,力的大小不變

D. 若在紙面內將abcd逆時針旋轉60°,力的大小減半

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