【题目】如图甲所示,间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度恒为B;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度B1的大小随时间t变化的规律如图乙所示。t=0时刻,在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域工内的导轨上也由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m、电阻为R,a6棒的质量、阻值均未知,区域Ⅱ沿斜面的长度为2l,在t=tx时刻(tx未知)ab棒恰好进入区域Ⅱ,重力加速度为g。求:
(1)试判断通过cd棒的电流方向和区域工内磁场的方向;
(2)当金属棒ab在区域Ⅱ内运动时,金属棒cd消耗的电功率P;
(3)ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ下边界的距离;
(4)为了求得ab棒开始下滑至EF的过程中,回路中产生总的热量Q,某同学先求出ab棒 的质量、到达EF处的速度,并利用(3)问中的距离,然后用总热量Q等于机械能的减小量进行求解。若这位同学的方法正确,请用他的方法求出总热量Q;若他的方法不正确,请用你的方法求出总热量Q。
【答案】(1)从d到c 区域I内磁场垂直于斜面向上 (2) (3) (4)不正确
【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题,涉及楞次定律、法拉第电磁感应定律、平衡、闭合电路欧姆定律等知识的应用。
(1)Ⅱ内磁场均匀变化因此在回路中产生感应电流,由楞次定律可知,流过cd的电流方向是由d到c。
因cd棒静止,由平衡条件可得cd棒所受安培力沿导轨向上,据左手定则可知,区域I内磁场垂直于斜面向上。
(2)因cd棒静止,由平衡条件可得
金属棒ab在区域Ⅱ内运动时,金属棒cd消耗的电功率
解得,
(3)ab棒开始下滑到达区域Ⅱ前做匀加速运动,加速度
因在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF之前,cd棒始终静止不动,则ab棒达区域Ⅱ前后回路中的电动势不变,且ab棒在区域Ⅱ中做匀速直线运动,可得,即
解得:、
ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ下边界的距离
(4)这位同学的解法不正确。
正确的解法是:ab棒在区域Ⅱ中运动的时间
ab棒开始下滑至EF的总时间
电路中的电动势
ab棒开始下滑至EF回路中产生总的热量
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【题目】关于下图中的四个情景,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,有些火星的轨迹不是直线,说明炽热微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的
B. 图乙中,两个影子在x、y轴上的运动就是物体的两个分运动
C. 图丙中,无论小锤用多大的力去打击弹性金属片,A球都先落地
D. 图丁中,做变速圆周运动的物体所受的合外力F沿半径方向的分力大于所需要的向心力
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【题目】用销钉固定的导热活塞将竖直放置的导热气缸分隔成A、B两部分,每部分都封闭有气体,此时A、B两部分气体压强之比为5︰3,上下两部分气体体积相等。(外界温度保持不变,不计活塞和气缸间的摩擦,整个过程不漏气)。
(i)如图甲,若活塞为轻质活塞,拔去销钉后,待其重新稳定时B部分气体的体积与原来体积之比;
(ii)如图乙,若活塞的质量为M,横截面积为S,拔去销钉并把气缸倒置,稳定后A、B两部分气体体积之比为1︰2,重力加速度为g,求后来B气体的压强。
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【题目】如图所示,厚度和质量不计、横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10 cm,活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa.求:
(1)此时桌面对汽缸的作用力大小FN;
(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7J,内能增加了ΔU=5J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值.
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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是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点在小轮上,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点与d点的向心加速度大小相等
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【题目】用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_______。
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量_______。
A.弹簧原长
B.当地重力加速度
C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将_____。
A.增大 B.减小 C.不变
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【题目】1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机。它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上的第一台发电机。如图是圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。设圆盘半径为r,人转动把手使铜盘以角速度山转动(图示方向:从左向右看为顺时针方向),电阻R中就有电流通过。(不考虑铜盘的电阻)
A. 圆盘边缘D点的电势低于C点电势
B. 电阻R中电流方向向下
C. 圆盘转动一周过程中,通过R的电荷量为
D. 人在转动圆盘的过程中所消耗的功率为
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【题目】利用光电效应可以把光信号转变为电信号,动作迅速灵敏,因此利用光电效应制作的光电器件在工农生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用,其中光电管就是应用最普遍的一种光电器件。把光电管接入如图所示的电路中,闭合电键S,用波长为的单色光照射光电管时发生了光电效应,下列说法正确的是
A. 照射的单色光越强,饱和光电流将越大
B. 若用波长更长的单色光照射光电管,则光电管中金属的逸出功越大
C. 若把滑片c向左滑动,电流表G的示数一定增大
D. 若把电源正负极反接,电流表G的示数可能为零
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【题目】平行金属导轨在水平面内固定,导轨间距L=0.5 m,导轨右端接有电阻RL=9Ω的小灯泡,导轨电阻不计,如图甲所示。在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,MN、PQ间距d=4m,此区域磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,垂直导轨跨接一电阻r=1Ω的金属棒GH,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。在t=0时刻,给金属棒施加一向右的恒力F(F未知),使金属棒从静止开始运动,t=2s时恰好到达MN处。在0~4 s内小灯泡发光亮度始终没变化 (g取10 m/s2) ,求:
(1)此段时间内流过灯泡的电流;
(2)导体棒的质量;
(3)0~4 s内整个系统产生的热量。
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