【题目】如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成α=53°角,导轨宽L=0.8m,导轨间接一阻值为3Ω的电阻R0,导轨电阻忽略不计。在虚线下方区域有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。导体棒a的质量为m=0.01kg、电阻为R=2Ω,垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M处将a由静止释放,它恰能匀速进入磁场区域,设M到磁场边界的距离为s0。(sin53°=0.8,重力加速度g取10m/s2),求:
(1)s0的大小;
(2)调整导体棒a的释放位置,设释放位置到磁场边界的距离为x,分别就x=s0、x>s0和 x< s0三种情况分析、讨论导体棒进入磁场后,通过电阻R的电流变化情况。
【答案】(1)0.39m(2)当x=s0时,导体棒进入磁场后做匀速直线运动,通过电阻R的电流I保持不变,大小为0.2A。
当x>s0时,导体棒进入磁场后,FA> mgsinα,做减速运动,FA减小,加速度减小,做加速度减小的减速运动,速度趋于2.5m/s。所以,通过电阻R的电流减小,越来越接近0.2A。
当x<s0时,导体棒进入磁场后,FA< mgsinα,做加速运动,FA增大,加速度减小,做加速度减小的加速运动,速度趋于2.5m/s。所以,通过电阻R的电流增大,越来越接近0.2A。
【解析】试题分析:对导体棒进入磁场后进行受力分析,受安培力、重力和支持力,根据平衡方程求出速度,根据牛顿第二定律和速度与位移关系求出位移;根据导体棒在磁场中运动时感应电流 的表达式,再分别就x=s0、x>s0和 x< s0三种情况分析进行求解。
(1)金属棒进入磁场后,在沿斜面方向受到重力的分力和安培力的作用,做匀速运动,所以mgsinα= FA
其中
代入数据解得:
金属棒未进入磁场时,沿斜面方向上仅受重力的分力作用,做初速度为零的匀加速直线运动
根据牛顿第二定律:mgsinα=ma,得a=gsinα=10×0.8m/s2=8 m/s2
金属棒进入磁场时
根据速度与位移关系:v2=2as0,代入数据解得:
(2)导体棒在磁场中运动时
感应电流 ,因此有 I ∝v
当x=s0时,导体棒进入磁场后做匀速直线运动,通过电阻R的电流I保持不变,大小为:
当x>s0时,导体棒进入磁场后,FA> mgsinα,做减速运动,FA减小,加速度减小,做加速度减小的减速运动,速度趋于2.5m/s。所以,通过电阻R的电流减小,越来越接近0.2A。
当x<s0时,导体棒进入磁场后,FA< mgsinα,做加速运动,FA增大,加速度减小,做加速度减小的加速运动,速度趋于2.5m/s。所以,通过电阻R的电流增大,越来越接近0.2A。
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【题目】下列说法正确的是( )
A. 甲用力把乙推倒而自己不倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用
B. 只有运动的物体才会受到力的作用
C. 找不到施力物体的力是不存在的
D. 力离不开施力物体和受力物体而独立存在
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【题目】如图为氢原子的能级示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是
A. 最容易发生衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B. 频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
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【题目】图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是
A. 波速为0.5m/s
B. 波的传播方向向右
C. 0~2s时间内,P运动的路程为8cm
D. 0~2s时间内,P向y轴正方向运动
E. 当t=7s时,P恰好回到平衡位置
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【题目】关于弹力,下述说法中正确的是
A. 物体的形变是产生弹力的必要条件
B. 放在水平地面上的箱子,它对地面的压力就是箱子的重力
C. 弹簧的弹力总与其伸长量成正比,不需要任何条件
D. 压力和支持力都是弹力,它们的方向都与支持面垂直
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【题目】关于做曲线运动的物体,下列说法中正确的是
A.它所受的合外力一定不为零 B.它所受的合外力一定是变力
C.其速度可以保持不变 D.其动能可以保持不变
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【题目】如图所示,一物体在外力F作用下,从A到E做匀变速曲线运动,已知在B点时的速度与加速度相互垂直,则下列说法中正确的是( )
A.物体在A点处的速度最小
B.物体在B点处的速度最小
C.物体从A到D的运动过程中速率先减小后增大
D.物体从A到D的运动过程中外力F做功的功率一直增大
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【题目】如图所示的变压器的原线圈1接到220 V的交流电源上.副线圈2的匝数n2=30匝,与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接,L能正常发光.副线圈3的输出电压U3=110 V,与电阻R连接,通过R的电流为0.4 A,求:
(1)副线圈3的匝数n3 .
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
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【题目】如图所示,真空中有直角坐标系xOy,在y轴上固定着关于O点对称的等量异号点电荷+Q和-Q,O为坐标原点,A、B、C为坐标轴上的三点,A点和B点在x轴上关于O点对称,C点在y轴上,则下列说法正确的是
A.单位正电荷在A点的电势能等于在B的电势能
B.C点的电势小于A点的电势
C.负电荷从A点运动到B点电场力做正功
D.单位正电荷从C点移动到A点与从C移动到B点,电场力做的功相同
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