【题目】如图所示,两足够长的平行金属导轨MN、PQ相距L=1m,导轨平面与水平面夹角=30°,在M和P之间连有一个阻值为2Ω的电阻R。在导轨上处放置一根与导轨垂直、质量m=0.5kg的金属棒ab,金属棒始终与导轨接触良好,导轨和金属棒电阻不计。用轻绳通过定滑轮将电动小车与金属棒的中点相连,轻绳与金属棒的连线平行于导轨平面,开始时电动小车位于滑轮的正下方水平面上的E处(小车可视为质点),电动小车沿水平面EF前进速度始终为1.0m/s,滑轮离电动小车所在水平地面EF的高度H=3.0m。在导轨的MP和CD所围的区域存在磁感应强度B=1.0T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场,此区域内金属棒和导轨间的动摩擦因数,此区域外导轨是光滑的,取g=10m/s2。电动小车沿水平方向匀速前进t=4s时金属棒恰好运动到CD位置。
(1)求此时金属棒中的电流大小和4s内通过金属棒的电量;
(2)若此时绳子突然断了,求金属棒再次经过CD进入磁场瞬间,所受到的安培力大小;若金属棒继续下滑到AAY时恰好做匀速直线运动,求从绳子断裂到金属棒回到位置的过程中,电阻R上产生的热量Q为多少?(保留两位有效数字)
【答案】(1)q=1C;(2)F安=0.40N,Q=1.1J
【解析】
(1)电动小车的速度为v=1.0m/s,电动小车在t=4s内前进的距离为
x=vt=4m
设t=4s时滑轮右侧的轻绳与水平面的夹角为,则
可以将轻绳端电动小车的速度分解为沿绳伸长方向的速度与垂直于绳伸长方向的速度,如图所示:
此时金属棒向上运动的速度即绳端沿绳长方向的速
此时金属棒感应电动势为
此时金属棒中的电流大小为
金属棒由AAF上滑过程中切割磁感线,金属棒沿导轨向上移动的距离
平均感应电动势为
通过电阻R的电量为
代人数据可得
q=1C
(2)t=4s时金属棒运动到CD位置时绳子突然断了,金属棒将继续沿斜面上滑,由机械能守恒定律可知它再通过CD位置时的速度大小为0.8m/s
进人磁场切割磁感线,产生感应电流大小为
受到的安培力大小为
代人数据可得
设金属棒运动到位置后做匀速运动的速度为v2,有
代人数据可得
v2=2.5m/s
金属棒从CD滑到的过程中,由能量守恒定律有
代人数据可得
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【题目】如图为法拉第做过的电磁旋转实验,图中A是可动磁铁,B是固定导线,C是可动导线,D是固定磁铁。图中灰色部分表示汞(磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中),下部接在电源上。这时自上向下看,A和C的转动方向为( )
A. 顺时针、顺时针B. 顺时针、逆时针
C. 逆时针、顺时针D. 逆时针、逆时针
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【题目】在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,实验室提供了以下器材:
A.小灯泡(3.8V,0.3A)
B.滑动变阻器(5Ω,2A)
C.电流表(0~0.5A,内阻约0.4Ω)
D.电压表(0~5V,内阻约10kΩ)
E.开关及导线若干
(1)为实验测量误差尽可能小,电流表应选用________(填“内”或“外”)接法;
(2)为使小灯泡两端电压从零开始连续变化,滑动变阻器应选用__________(填“限流式”或“分压式”)接法;
(3)综上所述,应选择下图中的_______电路进行实验
(4)利用实验数据画出了如乙图所示的小灯泡伏安特性曲线。图中,坐标原点O到P点连线的斜率表示______,P点横纵坐标的乘积表示______。则根据此图给出的信息可知,随着小灯泡两端电压的升高,小灯泡的电阻______(填“变大”、“变小”或“不变”)
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【题目】某物体沿一直线运动,其v—t图象如图所示,则下列说法中错误的是( )
A. 第2s内和第3s内速度方向相同
B. 第3s内和第4s内的加速度大小相同、方向相反
C. 前4s内位移为4m
D. 3s末物体离出发点最远
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【题目】A、B、C三质点运动的x-t图象如右图所示,则下列说法中正确的是( )
A.在0~t0这段时间内,三质点位移关系为xA>xc>xB
B.在t0时刻A、B、C运动方向相同
C.在0~t0这段时间内,三质点的平均速度相等
D.B质点做匀加速直线运动,A、C加速度方向相反
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【题目】如图所示,物体B 的上表面水平。C 受到向左的水平推力F 时,A、B 、C 静止,下列说法正确的是( )
A. 物体A 受到3 个力
B. 物体B 受到4 个力
C. 物体C 受到6个力
D. 物体C 对地面的压力等于C 的重力
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【题目】如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经画出.左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A. 当金属棒向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点
B. 当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点为等电势点
C. 当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点
D. 当金属棒向左加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点
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【题目】如图所示,“U”型金属框水平放置,右端与竖直墙壁相连,导体棒ab垂直于框架的两臂,与框架构成边长L=1.0m的正方形,整个回路的电阻R=2Ω.质量m=1 kg的物体c置于水平地面上,并通过轻绳绕过定滑轮与ab相连,当竖直向上的磁场按B=kt均匀变化(k为恒量)时,物体c对地面的压力F随时间t变化的规律如图所示.不考虑一切摩擦,取g=10m/s2.则k的数值为_____T/S,ab棒中感应电流大小为______A方向为________(填a→b或b→a)
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【题目】如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线.则( )
A. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
B. 在真空中,a光的波长大于b光的波长
C. 如果a光能使某金属发生光电效应,则b光一定能使某金属发生光电效应
D. 若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线b首先消失
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