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【题目】如图所示,两条平行导轨MNPQ的间距为L,粗糙的水平轨道的左侧为半径为光滑圆轨道,其最低点与右侧水平直导轨相切,水平导轨的右端连接一阻值为R的定值电阻;同时,在水平导轨左边宽度为的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。现将一金属杆从圆轨道的最高点PM处由静止释放,金属杆滑到磁场右边界时恰好停止。已知金属杆的质量为、接入电路部分的电阻为R,且与水平导轨间的动摩擦因数为,金属杆在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度大小为,求:

1)金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小N

2)整个过程中通过金属杆横截面的电荷量

3)整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热Q

【答案】1;(2;(3

【解析】(1)金属杆刚到达水平轨道的速度大小为,金属杆在圆弧轨道上下滑的过程中,根据机械能守恒定律有:

设此时导轨对金属杆的支持力大小为F,则有:

解得:

根据牛顿第三定律可知:

(2)设金属杆在水平直导轨上运动的时间为,则这段时间内金属杆中产生的平均感应电动势为,其中磁通量的变化

这段时间内金属杆上通过的平均电流为:

通过金属杆横截面的电荷量为

解得:

(3)在金属杆运动的整个过程中,由能量守恒定律有:

解得:

练习册系列答案
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【题目】下列说法正确的是( )

A. 参考系必须选择地面

B. 研究物体的运动,参考系选择任意物体其运动情况是一样的

C. 选择不同的参考系,物体的运动情况可能不同

D. 研究物体的运动,必须选定参考系

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【题目】在探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中备有下列器材:

A.打点计时器;B.天平;C.秒表;D.低压交流电源;E.电池;F.纸带;G.细线砝码小车砝码盘;H.薄木板.

(1)其中多余的器材是___________(填对应字母),缺少的器材是___________.

(2)下图是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带.测量数据已用字母表示在图中,打点计时器的打点周期为T.请分析,利用这些数据能否验证动能定理?若不能,请说明理由;若能,请说出做法,并对这种做法做出评价.

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【题目】如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(   )

A. 甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空机械能守恒,若加速升空机械能不守恒

B. 乙图中物体匀速运动,机械能守恒

C. 丙图中小球做匀速圆周运动,机械能守恒

D. 丁图中,轻弹簧将AB两小车弹开,两小车组成的系统机械能守恒

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【题目】如图所示,在两个质量分别为m和2m的小球ab之间,用一根长为L的轻杆连接,两小球可绕穿过轻杆中心O的水平轴无摩擦转动。现让轻杆处于水平位置后无初速释放,重球b向下、轻球a向上产生转动,在杆转至竖直的过程中,下列说法错误的是(   )

A. b球的重力势能减少,动能增加

B. a球的重力势能增加,动能减少

C. a球和b球的总机械能守恒

D. 轻杆对a球做正功,对b球做负功,并且对两球做功的绝对值相等

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【题目】如图所示,光滑水平面上静止放着长为L=1.6 m、质量为M=3 kg的木板,一个质量为m=1 kg的小物块放在木板的最右端,物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F,g取10 m/s2

(1)施力F后,要想把木板从物块的下方抽出来,求力F的大小应满足的条件;

(2)为把木板从物块的下方抽出来,施加某力后,发现该力作用最短时间t0=0.8 s,恰好可以抽出,求此力的大小.

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【题目】(多选)美国《大众科学》杂志报道,中国首艘国产航母预计在2019年服役.假设航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统,已知某型号的舰载飞机质量为m=103 kg,在跑道上加速时产生的最大动力为F=7×103 N,所受阻力为重力的0.2倍,当飞机的速度大小达到50 m/s时才能离开航空母舰起飞.g取10 m/s2,设航空母舰甲板长为160 m,则下列说法中正确的是(

A.飞机在跑道上加速时所受阻力大小为103 N

B.飞机在跑道上加速时的最大加速度大小为4 m/s2

C.若航空母舰处于静止状态,弹射系统必须使飞机至少具有大小为30 m/s的初速度

D.若航空母舰上不装弹射系统,为使飞机仍能在此舰上正常起飞,航空母舰沿飞机起飞方向的速度大小至少应为10 m/s

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【题目】如图所示,一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点,将圆环拉离平衡位置并释放,圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域,AB为该磁场的竖直边界.若不计空气阻力,则:

A. 圆环向右穿过磁场后,还能摆至原来的高度

B. 在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流

C. 圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大

D. 圆环最终将静止在平衡位置

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【题目】(多选)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动.当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星冲日”.据报道,2014年各行星冲日时间分别是:1月6日木星冲日;4月9日火星冲日;5月11日土星冲日;8月29日海王星冲日;10月8日天王星冲日.已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示.则下列判断正确的是(

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

轨道半径(AU)

1.0

1.5

5.2

9.5

19

30

A.各地外行星每年都会出现冲日现象

B.在2015年内一定会出现木星冲日

C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半

D.地外行星中,海王星相邻两次冲日的时间间隔最短

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