【题目】如图所示,两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内,导轨间的距离为L,导轨上横放着两根导体棒ab和cd.设两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,导轨光滑且电阻不计,在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感强度为B.开始时ab和cd两导体棒有方向相反的水平初速,初速大小分别为V0和2V0 , 求:
(1)从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热.
(2)当ab棒向右运动,速度大小变为 时,回路中消耗的电功率的值.
【答案】
(1)解:从开始到最终稳定的过程中,两棒总动量守恒,则有:
2mv0﹣mv0=2mv
解得:v=
由能量守恒可得从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热为:
Q= mv02+ m(2v0)2﹣ (2m)v2= mv02
答:从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热是 mv02.
(2)解:当ab棒的速度大小是 且方向向右时,设cd棒的速度是v1,根据动量守恒得:
2mv0﹣mv0=mv1+m
解得:v1=
此时回路中的总电动势:E1=BL( ﹣ )= BLv0
则消耗的电功率为:P1= =
答:当ab棒的速度大小是 且方向向右时,消耗的电功率为 .
【解析】由于ab、cd两导体棒切割磁感线,回路中产生感应电流.它们在安培力得作用下做减速运动,当ab减速为零时,cd棒仍在向右运动,以后cd棒继续减速,而ab棒反向加速,直到两棒达到共同速度后,回路中无感应电流,两棒以相同的速度v做匀速运动.(1)据两棒总动量守恒和能量守恒求解从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热.(2)当ab棒向右运动,速度大小变为 时,根据动量守恒定律和法拉第电磁感应定律求解.
【考点精析】通过灵活运用动量守恒定律,掌握动量守恒定律成立的条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零;系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多;系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变即可以解答此题.
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【题目】狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子,其周围磁感线呈均匀辐射状分布(如图甲所示),距离它r处的磁感应强度大小为B= (k为常数),其磁场分布与负点电荷Q的电场(如图乙所示)分布相似.现假设磁单极子S和负点电荷Q均固定,有带电小球分别在S极和Q附近做匀速圆周运动.则关于小球做匀速圆周运动的判断不正确的是( )
A.若小球带正电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示
B.若小球带负电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示
C.若小球带负电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示
D.若小球带正电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示
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【题目】如图甲所示,一个轻质弹簧右端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧的左端施加变化的水平拉力时,在电脑上得到了弹簧形变量x与弹簧弹力大小F的关系图象(如图乙),弹簧始终在弹性限度内.则下列判断正确的是( )
A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹簧长度的变化量与对应的弹力变化量成正比
C.该弹簧的劲度系数是
D.当对弹簧的左端施加水平压力时,弹簧劲度系数不变
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【题目】如图所示,其中电流表A的量程为0.06A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的 ;R2的阻值等于电流表内阻的2倍,若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是( )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.06A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A
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【题目】在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.干电池E(电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0Ω)
B.电压表V(0~15V)
C.电流表A(0~0.6A、内阻0.1Ω)
D.电流表G(满偏电流3mA、内阻Rg=10Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω、10A)
F.滑动变阻器R2(0~100Ω、1A)
G.定值电阻R3=990Ω
H.开关、导线若干
(1)为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器是(填写“R1”或“R2”);
(2)请在线框内画出你所设计的实验电路图,并在图中标上所选用器材的符号
(3)图示为某一同学根据他设计的实验,绘出的I1﹣I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E=V,内电阻r=Ω.
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【题目】1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,A 线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路,B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路(如图所示).通过多次实验,法拉第终于总结出产生感应电流的条件.关于该实验下列说法正确的是( )
A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有a→b 的感应电流
B.闭合与断开开关S的瞬间,电流表G中都没有感应电流
C.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有a→b的感应电流
D.闭合开关S后,在减少电阻R的过程中,电流表G中有b→a 的感应电流
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【题目】直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示。设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中,下列说法正确的是( )
A. 箱内物体对箱子底部始终没有压力
B. 箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大
C. 箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D. 若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
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【题目】如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有两个带正电的小球,A球的电荷量是B球的两倍,A对B的库仑力大小为F1 , B对A的库仑力大小为F2 . 两小球从图示位置由静止释放后( )
A.F1、F2保持不变,且F1=F2
B.F1、F2保持不变,且F1=2F2
C.F1、F2逐渐减小,且F1=F2
D.F1、F2逐渐减小,且F2=2F1
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【题目】在磁场中某一点,已经测出一段0.5cm长的导线通过0.01A电流时,受到的磁场作用力为5×10﹣6N,则关于该点磁感应强度的下列说法,正确的是( )
A.磁感应强度大小一定是0.1T
B.磁感应强度大小一定不小于0.1T
C.磁感应强度大小一定不大于0.1T
D.磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向
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