【題目】如圖所示,兩電阻不計的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ,導(dǎo)軌間距L,所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,方向垂直斜面向上。將甲乙兩個電阻相同、質(zhì)量均為m的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場的上邊界,甲乙相距L。從靜止釋放兩金屬桿的同時,在甲金屬桿上施加一個沿著導(dǎo)軌的外力F,使甲金屬桿始終沿導(dǎo)軌向下做勻加速直線運動,加速度大小為gsinθ,乙金屬桿剛進(jìn)入磁場時作勻速運動。
(1)求金屬桿乙剛進(jìn)入磁場時的速度.
(2)自剛釋放時開始計時,寫出從開始到甲金屬桿離開磁場,外力F隨時間t的變化關(guān)系,并說明F的方向.
(3)若從開始釋放到乙金屬桿離開磁場,乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量Q,試求此過程中外力F對甲做的功.
【答案】解(1)因為甲、乙加速度相同,所以,當(dāng)乙進(jìn)入磁場時,甲剛出磁場
乙進(jìn)入磁場時的速度
(2)乙離開磁場時做勻速運動,對乙有
甲在磁場中運動時,外力F始終等于安培力
解得:,方向沿導(dǎo)軌向下。(3分)
(3)乙進(jìn)入磁場前,甲、乙發(fā)出相同熱量,設(shè)均為Q1,則有(2分)
又 F=F安
得F對甲做的功WF=Fl=2Q1 (2分)
甲出磁場以后,外力F為零。
乙在磁場中,甲、乙發(fā)出相同熱量,設(shè)均為Q2,則有
(2分)
又(2分)
Q=Q1+Q2 (1分)
解得: WF ="2Q" - mglsinθ
【解析】
(1)乙進(jìn)入磁場前,不受安培力
(2)乙進(jìn)入磁場時,勻速
乙:
(3)
(4)乙進(jìn)入磁場前 甲、乙發(fā)出相同熱量Q1
W安1=2Q1
甲:F=F安WF= W安1=2Q1
甲出磁場,乙進(jìn)磁場
甲:F="0" WF’=0
乙切割磁感線 甲乙發(fā)出相同熱量Q乙
W安2=2Q2
乙勻速運動 F安2=mgsinθ
W安2= F安L=mgLsinθ
∴WF=2Q1=2(Q-Q2)=2Q-2Q2=2Q-mgLsinθ
本題考查導(dǎo)體棒在磁場中的運動,乙進(jìn)入磁場前,不受安培力,所以只受重力沿斜面向下的分力,根據(jù)牛頓第二定律可得出乙在進(jìn)入磁場前的加速度,結(jié)合算出乙進(jìn)入磁場時的速度。,三個式子聯(lián)立求出電阻R.對于F隨時間的變化,需要分階段考慮,乙進(jìn)入磁場前 甲、乙發(fā)出相同熱量Q1
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【題目】如圖所示,有一光滑的導(dǎo)熱性能良好的活塞C將容器分成A,B兩室,A室體積為V0,B室的體積是A室的兩倍,A,B兩室分別放有一定質(zhì)量的理想氣體。A室上連有一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計),當(dāng)兩邊水銀柱高度差為19cm時,兩室氣體的溫度均為T1=300K。若氣體的溫度緩慢變化,當(dāng)U形管兩邊水銀柱等高時,求:(外界大氣壓等于76cm汞柱)
(1)此時氣體的溫度為多少?
(2)在這個過程中B氣體的內(nèi)能如何變化?做功情況如何?從外界吸熱還是放熱?(不需說明理由)
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【題目】下列說法正確的是( 。
A. 衰變?yōu)?/span>要經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變
B. β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的
C. 對于任何一種金屬都存在一個“極限波長”,入射光的波長必須大于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
D. 按照玻爾理論,氫原子的核外電子從高軌道躍遷到低軌道時,其動能增加,電勢能減小, 原子的能量減小
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【題目】如圖所示,兩條光滑的絕緣導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的水平部分足夠長并與傾斜部分平滑連接,兩導(dǎo)軌間距L=10cm,導(dǎo)軌的傾斜部分氣水平面成=53°,其中有一段勻強磁場區(qū)域abcd,磁場方向垂直于斜面向上,磁感應(yīng)強度B=1T,磁場下邊界離水平軌道的高度h=0.8m。水平部分導(dǎo)軌間'有豎直方向等距離間隔也為L的勻強磁場和, 和的方向相反,大小相等,即,F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.01kg、電阻R=0.5Ω、邊長也為L的正方形金屬框,由傾斜導(dǎo)軌上某高度處靜止釋放,金屬框離開磁場abcd時恰好做勻速運動,此后金屬框在水平導(dǎo)軌上滑行一段時間后進(jìn)入水平磁場區(qū)域,最終線框靜止。重力加速度,感應(yīng)電流的磁場可以忽略不計,sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:
(l)金屬框離開磁場abcd時的速度;
(2)在水平導(dǎo)軌上運動過程中金屬框內(nèi)產(chǎn)生的電熱;
(3)若金屬框恰能通過n個完整磁場區(qū)域,試寫出n與高度h的關(guān)系式。
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【題目】質(zhì)量均為m的三個帶電小球A、B、C用三根長度均為l的絕緣絲線相互連接,放置在光滑絕緣的水平面上,A球的電荷量為+q.在C球上施加一個水平向右的恒力F之后,三個小球一起向右運動,三根絲線剛好都伸直且沒有彈力,F的作用線反向延長線與A、B間的絲線相交于絲線的中點,如圖所示.已知靜電力常量為k,下列說法正確的是
A. B球的電荷量可能為+2q
B. C球的電荷量為
C. 三個小球一起運動的加速度為
D. 恒力F的大小為
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【題目】如圖所示是磁動力電梯示意圖,即在豎直平面內(nèi)有兩根很長的平行豎直軌道,軌道間有垂直軌道平面交替排列的勻強磁場和, , 和的方向相反,兩磁場始終豎直向上做勻速運動,電梯轎廂固定在圖示的金屬框abcd上,并且與之絕緣。已知電梯載人時的總質(zhì)量為,所受阻力,金屬框垂直軌道的邊長ab=2.0m,兩磁場的寬度均與金屬框的邊長ad相同,金屬框整個回路的電阻,g取。已知電梯正以的速度勻速上升,求:
(1)金屬框中感應(yīng)電流的大小及圖示時刻感應(yīng)電流的方向;
(2)磁場向上運動速度的大小;
(3)該電梯的工作效率。
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【題目】甲、乙兩車某時刻由同一地點,沿同一方向開始做直線運動,以該時刻作為計時起點,得到兩車位移—時間圖像,即x—t圖像如圖所示,甲圖像過O點的切線與AB平行,過C點的切線與OA平行,則下列說法中正確的是( )
A. 在兩車相遇前,t1時刻兩車相距最遠(yuǎn)
B. t3時刻甲車在乙車的前方
C. 0~t2時間內(nèi)甲車的瞬時速度始終大于乙車的瞬時速度
D. 甲車的初速度等于乙車在t3時刻的速度
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【題目】如圖是某少年進(jìn)行滑板訓(xùn)練時的示意圖;逶瓉盱o止在水平地面某處,少年以某一水平初速度跳上滑板,之后與滑板一起以v=2.0m/s的速度開始沿水平地面向左滑行,經(jīng)過x=20m的距離后停下。此后少年又從滑板上水平向左跳出,滑板變成向右滑行,返回出發(fā)點時恰好停下。已知滑板的質(zhì)量m=4kg,少年的質(zhì)量M=40kg,滑板滑行過程受到的路面阻力大小與滑板對地面的壓力大小成正比。求:
(1)少年與滑板一起滑行過程受到的路面阻力大小;
(2)少年跳上滑板時的水平初速度v1大小和跳離滑板時的水平速度v2大小。
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【題目】一次物理課上老師拿了一只微安表,用手左右晃動表殼,讓同學(xué)們觀察表針相對表盤擺動的情況。然后用導(dǎo)線把微安表的兩個接線柱連在一起,再次以同樣的方式晃動表殼,讓同學(xué)們再次觀察表針相對表盤擺動的情況,對比兩次實驗。下列判斷和解釋正確的是
A. 不連接接線柱時,晃動電表,由于表內(nèi)沒有電流,指針擺動幅度較小
B. 連接接線柱后,晃動電表,微安表內(nèi)會形成閉合回路,造成指針打偏、降低靈敏度、失靈等
C. 連接接線柱后,晃動電表,由于電磁阻尼表針晃動幅度會變小,并能較快停下
D. 兩次實驗指針相對于表盤擺動的情況是一樣的
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