【题目】如图所示,电阻r=0.3Ω,质量m=0.1kg的金属棒CD垂直静置在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有R=0.5Ω的电阻,有一理想电压表接在电阻R的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面.现给金属棒加一水平向右的恒定外力F,观察到电压表的示数逐渐变大,最后稳定在1.0V,此时导体棒的速度为2m/s.g=10m/s2 . 求
(1)拉动金属棒的外力F多大?在此过程中金属棒的最大加速度为多大?
(2)当金属棒的加速度为其最大加速度的一半时,电压表的示数多大:
(3)当电压表读数稳定后某一时刻,撤去外力F,求此后电阻R上产生的热量是多少?
【答案】
(1)解:设CD杆产生的电动势为E,电流表的示数为I.
则对R研究,可知:
棒产生的感应电动势为 E=BLv
由闭合电路欧姆定律有: ,得:
设CD杆受到的拉力为F,则安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因为稳定时棒匀速运动,则有F=FA=1.6N,
则加速度的最大值 .
答:拉动金属棒的外力F为1.6N,此过程中金属棒的最大加速度为16m/s2;
(2)解:当加速度为最大加速度一半时,a=8m/s2,
根据牛顿第二定律有: ,
代入数据解得v=1m/s,
电压表的示数U= V=0.5V.
答:当金属棒的加速度为其最大加速度的一半时,电压表的示数为0.5V;
(3)解:由能量守恒,回路中产生的电热Q等于CD棒动能的减少量 mv2=Q
得:Q= ×0.1×22J=0.2J
电阻R上产生的电热 .
答:此后电阻R上产生的热量是0.125J.
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律求出感应电动势,由安培力公式F=BIL求得安培力大小,由于棒匀速运动,拉力与安培力二力平衡,即可求解;(2)根据加速度的大小,结合牛顿第二定律和安培力的表达式求出金属棒的速度,根据切割产生的电动势公式,结合欧姆定律求出电压表的示数.(3)撤去外力F,棒在安培力作用下做减速运动,最终停止运动,由能量守恒定律即可求解
【考点精析】通过灵活运用电磁感应与电路,掌握用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向;画等效电路;运用全电路欧姆定律,串并联电路性质,电功率等公式联立求解即可以解答此题.
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【题目】如图所示,高度H=1m的圆柱形容器中盛满折射率 的某种透明液体,在容器底部圆心正上方h高度处有一点光源S。(已知sin370=0.6,cos370=0.8)求:
(1)若h=0.6m,容器直径足够大,则液面被照亮的区域面积为多大;(π=3.14,结果取两位有效数字)
(2)已知容器直径L=2H,若在容器底部安装一块平面镜,从液面上方观察,要使S发出的光照亮整个液体表面,h应该满足什么条件。
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【题目】质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=4t+2t2(各物理量均采用国际单位制单位),则该质点( )
A. 第1s内的位移是4m B. 前2s内的平均速度是16m/s
C. 任意相邻1s内的位移差都是2m D. 任意1s内的速度增量都是4m/s
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【题目】矩形金属线框共100匝,绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示,线圈转动的角速度为rad/s,线圈产生的感应电动势的最大值为V.
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【题目】2017年6月11至22日,福建多地持续性暴雨,严重影响了道路交通安全。某高速公路同一直线车道上同向匀速行驶的轿车与货车,其速度大小分别为v1=32m/s和v2=20m/s,轿车在与货车距离s0=22m时才发现前方有货车,若经过△t=0.5s反应时间轿车采取刹车措施,已知轿车立即刹车要经过S=128m才停下来.两车可视为质点,求:
(1)轿车刹车后减速运动的加速度大小a1;
(2)若轿车刹车时货车以v2匀速行驶,通过计算分析两车是否会相撞。
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【题目】三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同均为200N,它们共同悬挂一重物,如图所示,其中OB是水平的,A端、B端固定,θ=30°.则O点悬挂的重物G不能超过( )
A. 100N B. 173N C. 346N D. 200N
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【题目】某居民家中的电路如图所示,开始时各部分工作正常,将电饭煲的插头插入三孔插座后,正在烧水的电热壶突然不能工作,但电灯仍正常发光,拔出电饭煲的插头,把试电笔分别插入插座的左、右插孔,氖管均能发光,则( )
A.仅电热壶所在的C,D两点间发生了断路故障
B.仅电热壶所在的C,D两点间发生了短路故障
C.仅导线AB间断路
D.因为插座用导线接地,所以发生了上述故障
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【题目】如图是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2 . 平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是( )
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择中的磁场方向垂直纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
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【题目】如图a所示,一个500匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是20cm2 , 电阻为1Ω,磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图b所示.
(1)磁场的磁感应强度B随时间t的变化率和螺线管产生的感应电动势大小;
(2)通过电阻R的电流大小和方向;
(3)R两端的电压大小和电容器所带电量Q.
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