【题目】如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒匀速运动的速度大小v;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。
【答案】(1)μ=tanθ;(2)v=;(3)Q=2mgdsinθ-
【解析】
试题(1)导体棒在绝缘涂层上滑动时,受重力mg、导轨的支持力N和滑动摩擦力f作用,根据共点力平衡条件有:mgsinθ=f,N=mgcosθ
根据滑动摩擦定律有:f=μN
联立以上三式解得:μ=tanθ
(2)导体棒在光滑导轨上滑动时,受重力mg、导轨的支持力N和沿导轨向上的安培力FA作用,根据共点力平衡条件有:FA=mgsinθ
根据安培力大小公式有:FA=ILB
根据闭合电路欧姆定律有:I=
根据法拉第电磁感应定律有:E=BLv
联立以上各式解得:v=
(3)由题意可知,只有导体棒在导轨光滑段滑动时,回路中有感应电流产生,因此对导体棒在第1、3段d长导轨上滑动的过程,根据能量守恒定律有:Q=2mgdsinθ-
解得:Q=2mgdsinθ-
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【题目】(1)如图所示:游标卡尺的读数为:________________cm;螺旋测微器的读数为:________________mm。
(2)如图所示:为用速度传感器探究小车获得的速度与小车受到的合力及运动位移关系的实验装置:某小组设计的思路是将小车从A位置由静止释放,用速度传感器测出小车获得的速度。
实验分两步进行:一是保持砂和砂桶的质量不变,改变速度传感器B与A位置的距离,探究小车获得的速度与小车运动位移的关系;二是保持速度传感器的位置不变,改变砂和砂桶的质量,探究小车获得的速度与小车所受合力的关系。
①实验中在探究三个物理量的关系时,采用的物理方法是___________;
②在探究小车获得的速度v与小车运动位移x的关系时,测出多组v、x的数据后作出的v2-x图像的形状是_______(填“直线”或“曲线”);
③在探究小车获得的速度与小车所受合力的关系时,要使砂和砂桶的重力等于小车受到的合力需要采取什么措施?(写出两条措施)
a:______________;b:_________________。
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【题目】在一个匀强电场中有a、b两点,相距为d,电场强度为E,把一个电量为q的正电荷由a点移到b点时,克服电场力做功为W,下列说法正确的是
A.该电荷在a点电势能一定比b点大
B.a点电势一定比b点电势低
C.a、b两点电势差大小一定为U=Ed
D.a、b两点电势差Uab=
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【题目】如图所示,空间存在与水平地面成37°角的有界匀强电场,水平地面上有一根细短管(距地面高度可忽略),与水平地面之间的夹角为37°。一个略小于细短管直径、质量为m=0.1kg、电荷量为q=0.1C的带电小球,从水平地面上方一定高度处的A点(A点未标出)静止释放,恰好沿水平方向做直线运动,经t=0.3s后离开有界电场,又经过一段时间,小球恰好无碰撞地落入细短管。已知重力加速度g=10m/s2,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,空气阻力不计,求:
(1)小球所带电荷的电性和匀强电场强度E的大小;
(2)小球落地时速度大小;
(3)小球距水平地面的高度.
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【题目】如图所示,半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过时间t从C点射出磁场,∠AOC为120°。现将带电粒子的速度变为,仍从A沿直径射入磁场,不计重力,则( )
A. 运动半径为
B. 运动半径为
C. 粒子在磁场中运动时间变为
D. 粒子在磁场中运动时间变为2t
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【题目】如图所示,在固定斜面上的一物块受到一外力的作用,平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止,的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分分别为和,(,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)由此可求出( )
A.斜面的倾角
B.斜面对物块的合力
C.斜面对物块的支持力
D.斜面与物块间的最大静摩擦力
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【题目】某小组同学“探究加速度与力、质量的关系”实验。为运动的物体提供一个恒定的合力以及测出这个合力的大小是本实验的关键,甲同学采用“阻力补偿法”来探究。实验装置如图甲所示,把木箱一端垫高,平衡摩擦力影响。保持小车质量不变,通过改变槽码的个数,可以改变小车所受的拉力,与此对应,处理纸带上打出的点来测量加速度;当保持小车受的拉力不变,通过增减小车中的重物改变小车的质量,处理纸带上打出的点来测量加速度。乙同学采用“通过位移之比测量加速度之比的方法”来探究,实验装置如图乙所示,将两辆相同的小车放在水平木板上,前段各系一条细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高,平衡摩擦力影响。用黑板擦控制小车的动与停。
(1)甲同学按照自己的实验方案进行了实验,并将所获得的6组数据对应地绘制在图丙所示图中,请你根据图中点迹,绘制一条可以反映加速度和拉力关系的图线______。
(2)甲同学进行实验时忘记了将轨道右端垫高平衡摩擦力,一直使轨道处于水平状态,请根据牛顿运动定律,通过推导说明由这种操作和正确操作分别获取的数据所绘制的图线的斜率和纵轴截距_______。
(3)乙同学的实验方案就是想通过测量位移之比来测量加速度之比,请分析说明该实验方案的可行性_________。
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【题目】某同学练习使用多用电表。
(1)该同学使用多用电表测量某电阻时,选择开关和指针位置如图1所示,若他的操作是正确的,则该电阻的测量值为_____。
(2)该同学继续用相同挡位测量另一电阻,发现指针偏转角度过小。为了减小测量误差,他再次进行测量前应该进行的操作是__________(从下列选项中挑出合理的步骤并按操作顺序排列)。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“×100”位置
C.把选择开关旋转到“×1”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(3)该同学注意到多用电表电阻的刻度线是不均匀的,而直流电流、电压的刻度线是均匀的。他在课本上查阅到多用电表欧姆表的电路示意图,如图2所示。请根据欧姆表的电路示意图,结合所学知识分析电阻的刻度线不均匀的原因_____________。
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【题目】如图所示,质量M=2kg的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量m=1kg的小球相连,今用跟水平方向成60°角的力F=10N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m的相对位置保持不变,g=10m/s2。在运动过程中,求:
(1)轻绳与水平方向的夹角
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。
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