【题目】如图(甲)所示,倾角α=30°、宽度L=0.5m、电阻不计的光滑金属轨道足够长,在轨道的上端连接阻值R=1.0Ω的定值电阻,金属杆MN的电阻r=0.5Ω,质量m=0.16kg,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中。将金属杆由静止开始释放,在计算机屏幕上同步显示出电流i和时间t的关系如图(乙)所示,已知t=3.2s之后电流渐近于某个恒定的数值,杆与轨道始终保持垂直,0~3.2s内金属杆下滑的距离s=11m。求:
(1)t=2.0s时电阻R中的功率;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)估算1.0s~2.0s内通过电阻R的电量;
(4)为了求出0~3.2s内回路中产生总的焦耳热,某同学解法如下:
读图得到t=3.2s时电流I=1.6A,此过程的平均电流=
I=0.8A,再由
2Rt求出电阻R中的电热,进而求出回路产生的焦耳热。
该同学解法是否正确?如正确,请求出最后结果;如不正确,请指出错误之处,并用正确的方法求出结果。
【答案】(1)1.96W;(2)1T;(3)1.22C(在1.20C~1.24C之间内均正确);(4)不正确;6.96J
【解析】试题分析:由乙图读出t=2s时电路中电流,由公式P=I2R,求出电阻R的热功率;由乙图读取金属杆达到稳定运动时的电流,此时杆受力平衡,由平衡条件和安培力公式求解磁感应强度B的大小;通过电阻的电量等于图线与t轴包围的面积大小,估算出图线所包围的面积,即可求得通过电阻的电量;因电流非线性变化,由求解焦耳热也不正确,应该由能量守恒求解。
(1)由it图像可知当t=2.0s时I=1.4A,功率P=I2R=1.96W
(2)由图知,金属杆稳定运动时的电流为1.60A,杆受重力、支持力、安培力三个力平衡,根据平衡方程得:mgsinα=BIL,
解得:
(3)1.0s ~ 2.0s内通过电阻R的电量对应图线与t轴包围的“面积”,由图知:总格数约为61格,q=61×0.2×0.1=1.22C
(4)不正确。因电流非线性变化, ;由
求解焦耳热也不正确。正确方法:由图知:3.2s后,电流I=1.60A,电动势E=BLv=I(R+r),可以求出3.2s时杆的速度
,代入数据解得:v=4.8m/s
能量守恒: ,解得总的焦耳热为:
代入数据解得:
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【题目】2013年6月11日“神舟十号”顺利升空,标志着我国火箭载人太空飞行有了历史性的跨越,高空实验火箭起飞前,仪器舱内气体的压强p0=1atm,温度t0=27℃,在火箭竖直向上飞行的过程中,加速度的大小等于重力加速度g,仪器舱内水银气压计是示数为p=0.6p0,已知仪器舱是密封的,那么,这段过程中舱内温度是( )
A. 16.2℃ B. 32.4℃ C. 360K D. 180K
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科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图a所示,光滑水平直金属轨道宽L=0.4m,左端连接定值电阻R,轨道电阻不计。轨道内存在有界匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。一根质量m=0.2kg、不计电阻的金属杆垂直轨道放置,在轨道上以初速度v0进入磁场向右运动,通过施加一个水平拉力F使金属杆做加速度大小a=1 m/s2的匀减速运动直至速度为零。若以F向右为正,金属杆在磁场中运动的过程中F和金属杆运动速度v的关系如图b所示。
(1)试分析当v=1 m/s时金属杆在水平方向的受力情况;
(2)求当v=1 m/s时金属杆所受安培力FA的大小;
(3)求定值电阻R的大小;
(4)若金属杆以v0=2m/s进入磁场,恰好运动到磁场右边界时速度为0,试讨论若金属杆以v0<2 m/s的不同数值进入磁场,金属杆从进入磁场到速度为零的过程中,拉力F的大小和方向变化情况。
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【题目】某实验小组利用如图所示的装置测量温度:A是容积较大的玻璃泡,其中封有一定质量的空气,B是一根与A连接的均匀细玻璃管,下端插入水银槽。已知B的容积远小于A的容积,水银面移动时可以忽略气体体积的变化,外界大气压p0=76cmHg维持不变。这种温度计的刻度线是_________________分布的(选填“均匀”或“不均匀”);水银面的高度差h越大,相应的温度读数越_________________(选填“高”或“低”)。若外界大气压强变为p0′=78cmHg,读出的温度为20℃,则实际温度比20℃________________(选填“高”或“低”)。
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【题目】火车从出站到进站,以其运动方向为正方向,它的加速度大致分别为三个阶段,分别为( )
A. 起初为正,中途为零,最后为负
B. 起初为负,中途为零,最后为正
C. 起初为零,中途为正,最后为负
D. 起初为零,中途为负,最后为正
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【题目】在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,如图甲所示,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,图乙中O点为打出的起始点,且速度为零.(其中一段纸带图中未画出)选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点.其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示.已知打点计时器打点周期为T=0.02s.(g取10m/s2)
(1)图乙中纸带的____________端与重物相连(填左或右);
(2)打点计时器打下计数点E时,物体的速度vE=____________ m/s;
(3)从起点0到打下计数点E的过程中物体的重力势能减少量△EP=____________ J(结果保留3位有效数字),此过程中物体动能的增加量△EK=____________ J (结果保留3位有效数字).
(4)实验的结论是____________.
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【题目】如图所示,甲分子固定在坐标原点O上,乙分子位于r轴上距原点r2的位置.虚线分别表示分子间斥力F斥和引力F引的变化情况,实线表示分子间的斥力和引力的合力F变化情况.若把乙分子由静止释放,则下列关于乙分子的说法正确的是( )
A.从r2到r0,分子势能一直减小
B.从r2到r0,分子势能先减小后增加
C.从r2到r0,分子势能先增加后减小
D.从r2到r1做加速运动,从r1向r0做减速运动
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【题目】α粒子散射是估算核半径的最简单的方法,对于一般的原子核,实验确定的核半径R的数量级为______m;与原子半径相比两者相差很多,可见原子内部是十分“空旷”的。当α粒子进入原子区域后,下列图中,O表示金原子核的位置,则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是______
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【题目】质量m=0.1g的小物块,带有5×10﹣4C的电荷,放在图示倾角为30°的光滑绝缘固定斜面顶端,整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.物块由静止开始下滑,到某一位置离开斜面(设斜面足够长,g取10m/s2).求:
(1)物块带何种电荷?
(2)物块离开斜面时的速度是多大?
(3)物块在斜面上滑行的距离是多大?
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