[题目]如图.半径为1m的圆形金属导轨同定在水平面上.一长l=1m.电阻的金属棒一端与导轨接触良好.另一端固定在圆心处的导电转轴上.该金属棒在电动机A带动下顺时针旋转.在圆形金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向下.大小为的匀强磁场.另有一质量为.电阻为的金属棒(长为1m)放在倾角.动摩擦因数为的粗糙金属导轨上.并与导轨垂直且保持良好接触.导轨间距为.中间有大小为� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图，半径为1m的圆形金属导轨同定在水平面上，一长l=1m，电阻的金属棒一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴上，该金属棒在电动机A带动下顺时针旋转（俯视）。在圆形金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向下，大小为的匀强磁场。另有一质量为、电阻为的金属棒(长为1m)放在倾角、动摩擦因数为的粗糙金属导轨上，并与导轨垂直且保持良好接触。导轨间距为，中间有大小为的垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨之间还接有阻值的电阻。从圆形金属导轨引出的导线和通过电刷从转轴引出的导线经开关S与导轨连接，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(，，g=10m/s2)

(1)当开关S闭合时，要使棒静止，则求棒转动的角速度范围；

(2)当开关S断开后，棒将由静止开始下滑，经一段时间速度达到稳定，求稳定时的速度大小；

(3)在(2)问中，若已知从开始下滑到速度达到稳定的过程中，通过电阻R3的电荷量为q=1C，求金属棒cd中产生的焦耳热Q（结果用分数表示）。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)当圆形金属导轨以ω转动时，棒中产生的电动势为

电阻与并联之后再与串联，总电阻

电路中总电流为

棒中的电流

棒中的电流方向为，棒上所受的安培力方向沿导轨斜面向上，静摩擦力可向上也可向下，临界为最大静摩擦力，所以由平衡条件得

又

联立解得

(2)棒沿导轨斜面向下运动时，产生的感应电流方向由，其所受安培力的方向沿导轨斜面向上，当速度达到稳定时，有

即有

所以

(3)由能量守恒得

又有

的焦耳热

解得

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(1)以下实验操作过程中正确的是__

A.甲实验时，两个拉力的大小应该相等

B.进行甲实验时，两个拉力的方向应当互相垂直

C.进行乙实验时，仍须将橡皮条的结点拉到点

D.进行乙实验时，只须使橡皮条的伸长量与甲实验相等

(2)图丙的与两个力中，__是力和的合力的理论值。

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B.“上午10时30分”是指时间

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【题目】某实验小组利用如图1所示的装置，探究物体的加速度与合外力、质量关系，将光电门A、B固定在一端带定滑轮的长木板上的适当位置，小车上固定有挡光片，挡光片宽度d较小，可将挡光片经过光电门过程中的平均速度近似看成小车经过A、B两点的瞬时速度。

实验进行了如下的操作：

(1)将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，以平衡小车下滑时所受的摩擦力。具体操作为：小车_____（填“挂着”或“不挂”）钩码，反复调整垫块位置（或高度），将小车从长木板上轻推一下，观察小车的运动情况，使小车经过光电门A、光电门B时的挡光时间_________（填“相等”或“不相等”）。

(2)将小车和钩码用细绳拴接，跨过定滑轮后将小车从长木板的一定高度处由静止释放。已知钩码的质量为m，小车与挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为d，两光电门之间的距离为s，小车经过光电门A、光电门B时的时间分为t1和t2。下列：

①小车经过光电门A、光电门B的瞬时速度的表达式分别为vA=_________，vB=_________，加速度的表达式a=_________。（用题中已知物理量表示）

②该小组的同学在探究加速度与外力的关系时，保持小车与挡光片的总质量M不变，通过改变钩码的质量m，得到了多组实验数据，画出小车的a-F图像（实验中满足m<<M，F≈mg），如图2所示。如果实验误差很小，则a-F图像应为____（填“甲”“乙”或“丙”）图线；如果长木板保持水平或倾角过小，则a-F图像应为____（填“甲”“乙”或“丙”）图线。

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(2)求当v0=5m/s和v1=10m/s时，物体的加速度大小；

(3)求比例系数k及风车与水平面间的动摩擦因数。