【题目】如图所示,水平地面上方有一高度为H、界面分别为PQ、MN的匀强磁场,磁感应强度为B.矩形导线框abcd在磁场上方某一高度处,导线框ab边长为l1 , bd边长为l2 , 导线框的质量为m,电阻为R.磁场方向垂直于线框平面,磁场高度H>l2 . 线框从某高处由静止落下,当线框的cd边刚进入磁场时,线框的加速度方向向下、大小为 ;当线框的cd边刚离开磁场时,线框的加速度方向向上、大小为 .运动过程中,线框平面位于竖直平面内,上、下两边始终平行PQ.空气阻力不计,重力加速度为g.求:
(1)线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度h;
(2)cd边刚离开磁场时,电势差Ucd
(3)从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场过程中,线框产生的焦耳热Q;
(4)从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场的过程中,通过线框导线某一横截面的电荷量q.
【答案】
(1)解:当线框的cd边刚进入磁场时,线框的加速度方向向下、大小为 ,
根据牛顿第二定律得: ,
代入数据解得:v= ,
则线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度为:h= = .
答:线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度h为 .;
(2)解:当线框的cd边刚离开磁场时,线框的加速度方向向上、大小为 .
根据牛顿第二定律得: ,
解得:v′= ,
切割产生的感应电动势为:E=Bl1v′= ,
则cd两端的电势差为:Ucd= = .
答:cd边刚离开磁场时,电势差Ucd为 .
(3)解:对线框的cd边进入磁场至cd边刚出磁场的过程运用能量守恒得:
,
解得:Q=mgH﹣ .
答:从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场过程中,线框产生的焦耳热Q为mgH﹣ ;
(4)解:根据法拉第电磁感应定律得,平均感应电动势为:
,
q= = .
答:从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场的过程中,通过线框导线某一横截面的电荷量q为 .
【解析】(1)当线框的cd边刚进入磁场时,线框的加速度方向向下、大小为 ,根据安培力公式,结合牛顿第二定律求出此时的速度,结合速度位移公式求出线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度;(2)当线框的cd边刚离开磁场时,线框的加速度方向向上、大小为 ,根据牛顿第二定律求出此时的速度,从而得出感应电动势大小,结合欧姆定律求出cd的电势差.(3)对线框的cd边进入磁场至cd边刚出磁场的过程运用能量守恒求出线框产生的焦耳热Q.(4)根据法拉第电磁感应定律,结合平均电流的大小求出电荷量.
【考点精析】掌握功能关系是解答本题的根本,需要知道当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒;重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:W G =E p1 -E p2;合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W 合 =E k2 -E k1 (动能定理);除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:W F =E 2 -E 1.
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【题目】如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,一带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动.已知小球所受到电场力是其重力的3/4,圆环半径为R,斜面倾角为θ=53°,SBC=2R.若使小球在圆环内能作完整的圆周运动,h至少为多少?
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【题目】在图示的电路中,闭合开关后,当滑动变阻器的滑动触头P从最上端逐渐滑向最下端的过程中,电压表V的读数变化量为△U,电流表A2的读数变化量为△I2(电表均视为理想电表).则( )
A.电压表V的读数先变小后变大
B.电流表A1的读数先变大后变小
C.电流表A2的读数变大
D.△U与△I2的比值为定值
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【题目】某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量,图中PQ是斜槽,QR为水平槽,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹,重复上述操作10次,得到10个落点痕迹,再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置C由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次,图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点,P,为未放被碰小球B时A球的平均落点,M为与B球碰后A球的平均落点,N为被碰球B的平均落点.若B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于OP,,米尺的零点与O点对齐。
(1)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?答:_____(填选项号).
A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离
B.A球与B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离
C.测量A球或B球的直径
D.测量A球和B球的质量
E.测量G点相对于水平槽面的高度
(2)碰撞后B球的水平射程应为_____cm
(3)下列有利于减小实验误差的是____。
A.选择大小一样且入射小球A的质量必须大于被碰小球B的质量;
B.斜槽PQ和水平槽QR必须光滑且水平槽QR末端应水平;
C.入射小球A每次都必须从同一位置以相同的初速度释放;
(4)若A球和B球的质量分别为MA、MB ,写出探究碰撞中的不变量的表达式__________________。(用MA、MB、OM、ON、OP,表示)
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【题目】如图所示,M、N为竖直放置的平行金属板,两板间所加电压为U0,S1、S2为板上正对的小孔。金属板P和Q水平放置在N板右侧,关于小孔S1、S2所在直线对称,两板的长度和两板间的距离均为l;距金属板P和Q右边缘l处有一荧光屏,荧光屏垂直于金属板P和Q;取屏上与S1、S2共线的O点为原点,向上为正方向建立x轴。M板左侧电子枪发射出的电子经小孔S1进入M、N两板间。电子的质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略。不计电子重力和电子之间的相互作用。
(1)求电子到达小孔S2时的速度大小v;
(2)若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场,电子刚好经过P板的右边缘后,打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x;
(3)若金属板P和Q间只存在电场,P、Q两板间电压u随时间t的变化关系如图所示,单位时间内从小孔S1进入的电子个数为N。电子打在荧光屏上形成一条亮线。忽略电场变化产生的磁场;可以认为每个电子在板P和Q间运动过程中,两板间的电压恒定。求在2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数n。
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【题目】如图所示,两个人利用机械装置提升相同的重物。已知重物匀速上升,相同的时间内两重物提升的高度相同。不考虑滑轮的质量及摩擦,在重物上升的过程中人拉力的作用点保持不变,则(θ一直小于30度)则( )
A. 站在地面的人比站在二楼的人省力
B. 站在地面的人对绳的拉力越来越大
C. 站在二楼的人对绳的拉力越来越大
D. 同一时刻,二楼的人对绳拉力的功率小于地面的人对绳拉力的功率
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【题目】甲、乙两车在一平直路面的两平行车道上同向运动,其v﹣t图象如图所示,初始时,甲车在乙车前方d处.以下说法正确的是( )
A. 0﹣t0内,两车的间距先增加后减少
B. 0﹣t0内,乙车的平均速度大于甲车
C. t=t0时,乙车可能还处于甲车后方
D. t=t0时,乙车加速度与甲车的加速度相等
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【题目】某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个计数点,每两个相邻的测量点之间还有四个点没标出,其部分相邻点间的距离如图所示,完成下列问题.
(1)电火花计时器工作电源是_____(填“交流电”或“直流电”),电源电压是_____V.
(2)关于打点计时器的时间间隔,下列是四位同学各自发表的看法,其中正确的是_____.
A.电源电压越高,每打两个点的时间间隔就越短
B.纸带速度越大,每打两个点的时间间隔就越短
C.打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源频率决定
D.如果将交流电源改为直流电源,打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
(3)计算出打下点4时小车的瞬时速度为_____,求出小车的加速度为_____.(要求计算结果保留三位有效数字)
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【题目】如图所示,ab是水平面上一个圆的直径,在ab的正上方有一根通电导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,穿过这个圆面的磁通量将( )
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.始终为零
D.不为零,但始终保持不变
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