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【题目】如图所示,间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°,质量m=0.5kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=1kg的重锤相连,滑轮左侧细线与导轨平行,金属棒电阻R=1Ω(除金属棒外其他电阻均不计),金属棒始终与导轨垂直且接触良好,二者间的动摩擦因数μ=0.5,整个装置处于垂直导轨向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小B=1T,已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,初始状态,金属棒位于导轨的最下端,现将重锤由静止释放,经t=3.5s重锤达到最大速度。

(1)求重锤由静止释放直至达到最大速度的过程中金属棒上产生的焦耳热;

(2)若当重锤达到最大速度的同时,令磁感应强度减小,以达到回路中不再产生焦耳热的目的,求磁感应强度随时间变化的关系式。

【答案】(1)31.25J(2)

【解析】试题分析:对重锤金属棒构成的系统受力分析,可求系统的最大速度,再对系统在运动方向上运用动量定理可求电量,从而求解位移回路中不再产生焦耳热时,电流为零,可知 ,转化成位移关系,从而求解磁感应强度随时间变化的关系式

(1)重锤达到最大速度后

解得v=5m/s

加速过程由动量定理得

解得

电荷量

解得x=10m

由能量守恒定律得

解得Q=31.25J

(2)回路中不再产生焦耳热,即没有电磁感应现象,穿过回路的磁通量不再发生变化,重锤做加速运动,

由牛顿第二定律得

解得

回路中的磁通量不变

位移

联立解得

练习册系列答案
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【题目】如图1所示,水平放置的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,气体的温度为17 ℃,活塞与汽缸底的距离L1=12 cm,离汽缸口的距离L2=3 cm,将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置,待稳定后对缸内气体逐渐加热,使活塞上表面刚好与汽缸口相平为止,如图2所示。已知g=10 m/s2,大气压强为1.0×105 Pa,活塞的横截面积S=100 cm2,质量m=20 kg,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气,求:

(ⅰ)活塞上表面刚好与汽缸口相平时气体的温度为多少;

(ⅱ)在对汽缸内气体逐渐加热的过程中,若气体吸收340 J 的热量,气体增加的内能为多少。

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【题目】如图1所示,电路中的电源电动势为E,内阻为r。其中L1、L2L3为小灯泡,V1V2为电压表,R为光敏电阻,其不同光照下(光照强度单位为坎德拉,cd)的伏安特性曲线如图2所示。闭合开关S,当照在光敏电阻光照增强时,下列说法正确的是(

1 2

A. 小灯泡L1、L3变亮,L2变暗

B. 小灯泡L3变暗,L1、L2变亮

C. 电压表V1示数变化量比电压表V2

D. 电压表V2示数变小

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【题目】如图所示,一截面为直角三角形的棱镜ABC,AB面涂有反射层,∠A=30°,一束单色光垂直AC 边从AC边上的P点(图中未面出)射入棱镜,折射光线经AB面反射后直接照射到BC边的中点Q,已知棱镜对该单色光的折射率为,ABl=1m。求:

①PC点间的距离;

Q点射出的光线与BC边之间的夹角。

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【题目】下列说法中正确的是_______

A.低温物体可能比高温物体内能大

B.一定量的理想气体,体积膨胀时内能一定减小

C.扩散现象和布朗运动都是热运动

D.一定量的理想气体等压膨胀,气体分子单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数减小

E.饱和汽压随温度升高而增大

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【题目】如图所示,周定的光滑倾斜杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连,弹簧的下端固定在水平地面上的A点,开始弹簧竖直并且长度恰好为原长h.现让圆环由静止沿杆滑下,滑到杆的底端(未触及地面)时速度恰好为零,已知当地的重力加速度大小为g.则在圆环下滑的整个过程中(

A. 圆环,弹簧和地球组成的系统机械能不守恒

B. 弹簧的弹性势能先增大后减小

C. 弹簧的弹性势能增大了

D. 弹簧的最大压缩量小于其最大伸长量

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【题目】如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞。BC的上表面相平且BC不粘连。A滑上C后恰好能到达C板的最右端。已知ABC质量均相等,木板C长为L。求:

(1)A物体的最终速度

(2)A在木板C上滑行的时间

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【题目】如图所示的直角坐标系中,在0≤y≤3L的区域内有磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场。一厚度不计,长度为5L的收集板MN放置在y=2L的直线上,M点的坐标为(L,2L)。一粒子源位于P点,可连续发射质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子(初速度近似为零),粒子经电场加速后沿y轴进入磁场区域(加速时间很短,忽略不计)。若收集板上下表面均可收集粒子,粒子与收集板麵后被吸收并导走,电场加速电压连续可调,不计粒子重力和粒子间的作用力。求

(1)若某粒子在(L,0)处离开磁场,则该粒子的加速电压U0的大小;

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