【题目】如图所示,间距L=1m的足够长的光滑平行金属导轨与水平面成30°角放置,导轨电阻不计,导轨上端连有R=0.8Ω的电阻,磁感应强度为B=1T的匀强磁场垂直导轨平面向上,t=0时刻有一质量m=1kg,电阻r=0.2Ω的金属棒,以v0=10m/s的初速度从导轨上某一位置PP'开始沿导轨向上滑行,金属棒垂直导轨且与导轨接触良好,与此同时对金属棒施加一个沿斜面向上且垂直于金属棒的外力F,使金属棒做加速度大小为2m/s2的匀减速直线运动,则:
(1)t=2s时,外力F的大小?
(2)若已知金属棒运动从开始运动到最高点的过程中,回路中产生的热量为166.7J,求此过程中外力F做的功?
(3)到最高点后,撤去外力F,经过足够长时间后,最终电阻R上消耗的热功率是多少?
【答案】(1)F =9N (2)(3)
【解析】
(1)根据运动学公式求解t=2s时的速度,然后根据切割公式求解感应电动势,根据闭合电路欧姆定律求解感应电流,根据安培力公式求解安培力,最后受力分析,根据牛顿第二定律求解拉力;
(2)对上升过程,先根据运动学公式求解位移,再根据功能关系列式求解;
(3)到最高点后,撤去外力F,经过足够长时间后,金属棒匀速下降,根据平衡条件求解最大速度,再根据P=Fv求解克服安培力做功的功率,最后根据功率分配关系求解电阻R上消耗的热功率.
(1)金属棒匀减速上升,根据速度时关系公式,有v1=v0-at=10-2×2=6m/s
解得:F =9N
(2)根据速度位移关系公式,到最高点的位移:
由动能定理,得:
解得:
(3)如图所示,最后稳定时导体棒的速度满足:
根据功率分配关系,有:
解得: PR=20W
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【题目】(1)某同学用两个弹簧测力计、细线和橡皮条做共点力合成的实验,最后画出了如图所示的图。在图上标出的 F1、F2、F 和 F′四个力中,______力不是由弹簧测力计直接测得的,比较力 F 与力 F′的大小和方向基本相同,这就验证了共点力合成的平行四边形定则。
某同学对此实验的一些说法如下,其中正确的是___________。
A.如果手头只有一个弹簧测力计,改变方法也可以完成实验
B.用两个测力计拉线时,橡皮条应沿两线夹角的平分线
C.拉橡皮条的线要长一些,用以标记同一细线方向的两点要相距远
D.拉橡皮条时,细线应沿弹簧测力计的轴线
E.在用一个测力计和同时用两个测力计拉线时,只需这两次橡皮条的伸长相同就行
(2)在“验证机械能守恒定律”实验中,实验桌上已有铁架台,纸带,重锤(带夹子),刻度尺等实验器材。
要能完成实验还需一个不可缺少的器材,它是_____;
如图所示是某次实验中得到的纸带及刻度尺的照片,实验中重锤的质量 m=0.5kg,重力加速度 g=9.8m/s2,、为“2”、“6”计数点对应的重锤瞬时速度大小,为“2”、“6”两计数点的间距,则能否只利用该条纸带的数据,通过等式成立来验证机械能守恒?答:___________(填“能”或“不能”)。
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【题目】(22分)如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O射入磁场,其入射方向与y的方向成45°角。当粒子运动到电场中坐标为(3L,L)的P点处时速度大小为v0,方向与x轴正方向相同。求:
(1)粒子从O点射入磁场时的速度v;
(2)匀强电场的场强E0和匀强磁场的磁感应强度B0;
(3)粒子从O点运动到P点所用的时间.
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【题目】水平放置的两根平行金属导轨ad和bc,导轨两端a、b和c、d两点分别连接电阻R1和R2,组成矩形线框,如图所示,ad和bc相距L=0.5m,放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B=1T,一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以4m/s的速度,向右匀速运动,如果电阻R1=0.3Ω,R2=0.6Ω,导轨ad和bc的电阻不计,导体与导轨接触良好.求:
(1)导体棒PQ中产生的感应电流的大小;
(2)导体棒PQ上感应电流的方向;
(3)导体棒PQ向右匀速滑动的过程中,外力做功的功率.
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【题目】如图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,图乙为介质中平衡位置在x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象。下列说法正确的是( )
A. 这列波的波长是4m
B. 这列波的传播速度是20m/s
C. 经过0.15s,质点P沿x轴的正方向传播了3m
D. t=0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向
E. t=0.35s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
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【题目】检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小,某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路,R为变阻器,a、b间接报警装置。当a、b间电压高于某临界值时,装置将发出警报。则( )
A. 煤气浓度越高,a、b间电压越高
B. 煤气浓度越高,流过R1的电流越小
C. 煤气浓度越低,电源的功率越大
D. 调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度
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【题目】如图所示,光滑平行导轨MN、M′N′固定在水平面内,左端MM′接有一个R=2Ω的定值电阻,右端与均处于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接于N、N′点,且半圆轨道的半径均为r=0.5m,导轨间距L=1m,水平轨道的AMN′A′的矩形区域内有竖直向下的匀强磁场,磁场区域的宽度d=1m,一个质量为m=0.2kg,电阻R0=0.5Ω,长也为1m的导体棒ab放置在水平导轨上距磁场左边界S处,在与棒垂直、大小为2N的水平恒力F的作用下从静止开始运动,导体棒运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好,导体棒进入磁场后做匀速运动,当导体棒运动至NN′时撤去F,结果导体棒ab恰好能运动到半圆形轨道的最高点PP′,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)匀强磁场磁感应强度B的大小及S的大小;
(2)若导体棒运动到AA′吋时撤去拉力,试判断导体棒能不能运动到半圆轨道上,如果不能说明理由,如果能,试判断导体棒沿半圆轨道运动时会不会离开轨道;
(3)在(2)问中最终电阻R中产生的焦耳热。
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【题目】如图所示,导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中,表面与磁场方向垂直,图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端.当开关S1、S2闭合后,三个电表都有明显示数,下列说法正确的是( )
A. 通过霍尔元件的磁场方向向下
B. 接线端2的电势低于接线端4的电势
C. 仅将电源E1、E2反向接入电路,电压表的示数不变
D. 若适当减小R1、增大R2,则电压表示数一定增大
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【题目】如图所示,A、B、C是边长为l的等边三角形的三个顶点,D为三角形的中心,①若在A、B、C三顶点处分别放上带电量为Q的正电荷;②若在A、B、C三顶点处分别通入垂直纸面向里大小相同的电流I;(k为静电力常量)则下列关于D处的电场和磁场分布说法正确的是( )
A. 放上带电量为Q的正电荷时,D处的场强大小
B. 放上带电量为Q的正电荷时,D处的电场方向垂直BC向上
C. 分别通入垂直纸面向里大小相同的电流I时,D处的磁感强度大小为0
D. 分别通入垂直纸面向里大小相同的电流I时,D处的磁感强度方向平行BC
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