【题目】如图所示,平行导轨倾斜放置,倾角θ=370,匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=4T,质量为m=2kg的金属棒ab垂直放在导轨上,ab与导轨平面间的动摩擦因数μ=0.25。ab的电阻r=1Ω,平行导轨间的距离L=1m, R1=R2=18Ω,导轨电阻不计,ab由静止开始下滑运动x=3.5m后达到匀速。sin370=0.6,cos370=0.8。求:
(1)ab在导轨上匀速下滑的速度多大?
(2)ab匀速下滑时ab两端的电压为多少?
(3)ab由静止到匀速过程中电阻R1产生的焦耳热Q1为多少?
【答案】(1);(2);(3)。
【解析】试题分析:ab由静止开始下滑,速度不断增大,对ab受力分析如图所示,
由牛顿第二定律可知,ab做加速度减小的加速运动,当加速度减小到零时,速度增加到最大,此后以最大速度做匀速运动。
故ab在导轨上匀速下滑时①
等效电路如图所示,
外电路电阻②
电路中总电阻③
由闭合电路的欧姆定律和法拉第电磁感应定律可知:
电路中的电流④
此时的感应电动势⑤
由①③④⑤解得:ab在导轨上匀速下滑的速度⑥
(2)将⑥代入⑤的得感应电动势⑦
将⑦代入④得电路中的电流⑧
ab两端的电压为路端电压:⑨
(3)由于ab下滑过程速度不断变化,感应电动势和电流不恒定,故不能用焦耳定律求焦耳热。
根据能量守恒定律,ab减少的重力势能等于ab增加的动能、克服摩擦力做功产生的内能与电路中总的焦耳热之和,即⑩
展开得
解得电路中总的焦耳热
由焦耳定律可知相同的时间内通过的电流相等焦耳热与电阻成正比:
外电路产生的焦耳热
外电路中,故,且,解得
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【题目】某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中,让重锤自由下落,打出的一条纸带如图所示,图中直尺的单位为cm,点O为纸带上记录到的第一点,点A、B、C、D…依次表示点O以后连续的各点.已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点.
(1)打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=_____进行计算,式中各量的意义是_____.
(2)用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG=_____m/s.
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【题目】如图所示,质量分别为1kg、3kg的滑块A、B静止在光滑的水平面上。现使滑块A以4m/s的速度向右运动,与左侧还有轻弹簧的滑块B发生正碰。求二者在发生碰撞的过程中:
①弹簧的最大弹性势能;
②滑块B的最大速度。
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【题目】如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a点是它边缘上的一点.左侧为一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r.b点是小轮上一点,到小轮中心的距离为r.c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动过程中,皮带不打滑,则( )
A. a点与b点的线速度大小相等
B. a点与b点的角速度大小相等
C. a点与c点的线速度大小相等
D. a点的向心加速度比d点的大
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【题目】“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图(甲)所示。
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带。从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,用刻度尺测量计数点间的距离如图(乙)所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。求:
①从图中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1 = cm;
②该小车的加速度a = m/s2。
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
砝码盘中砝码总重力F(N) | 0.196 | 0.392 | 0.588 | 0.784 | 0.980 |
加速度a(m·s-2) | 0.69 | 1.18 | 1.66 | 2.18 | 2.70 |
①请根据该组实验数据在答卷的坐标纸作出a—F的关系图象;
②根据提供的实验数据作出的a—F图线不通过原点的主要原因是 。
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【题目】下列关于力和运动的说法中正确的是( )
A. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B. 物体在变力作用下不可能做直线运动
C. 物体在变力作用下有可能做曲线运动
D. 物体的受力方向与它的速度方向不在一条直线上时,有可能做直线运动
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【题目】请看下图,质量M=8 kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8 N,当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长。求:
(1)小物块放后,小物块及小车的加速度各为多大?
(2)经多长时间两者达到相同的速度?
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5 s小物块通过的位移大小为多少?(取g=10 m/s2)
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【题目】某研究性学习小组设计了利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”的实验,他们将力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连,用力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器,用于测量小车通过A、B两点时的速度和,如图所示。在小车上增减砝码来改变小车质量,用不同的重物G来改变拉力的大小,摩擦力不计。
(1)实验主要步骤如下:
①测量小车和拉力传感器的总质量M1,把细线的一端固定在力传感器上,另一端通过定滑轮与重物G相连,正确连接所需电路;
②将小车停在点C,由静止开始释放小车,小车在细线拉动下运动。除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量为 ;
③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作。
(2)右侧表格中M是M1与小车中砝码质量之和,DEk为动能变化量,F是拉力传感器的示数,W是
F在A、B间所做的功。表中的DE3=_________,W3=__________(结果保留三位有效数字)。
(3)根据上述实验数据可以得出的实验结论:
。
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【题目】做直线运动的甲、乙两物体的位移—时间图象如图所示,则不正确的是( )
A. 乙开始运动时,两物体相距20 m
B. 在0~10 s这段时间内,物体间的距离逐渐变大
C. 在10 s~25 s这段时间内,物体间的距离逐渐变小
D. 两物体在10 s时相距最远,在25 s时相遇
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