【题目】如图所示,两根电阻不计且足够长的平行金属导轨倾斜放置,倾角α=37°,导轨间距L=1m,顶端用电阻R=2Ω的定值电阻相连。虚线上方存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小B=1T。质量m1=0.1kg、电阻R1=4Ω的导体棒M在磁场中距虚线的距离d=2m,M与导轨间的动摩擦因数μ1=0.25,质量m2=0.3kg、电阻R2=2Ω的导体棒N在虚线处,N与导轨间的动摩擦因数μ2=0.8。将导体棒M、N同时从导轨上由静止释放,M到达虚线前已经匀速,重力加速度g取10m/s2,运动过程中M、N与导轨始终接触良好,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求M、N相碰前,M上产生的焦耳热;
(2)求M、N相碰前M运动的时间;
(3)M、N相遇发生弹性碰撞,碰后瞬间对M施加一个沿斜面方向的作用力F,使M、N同时匀减速到零,求M棒在减速到零的过程中作用力F的大小随时间变化的表达式。
【答案】(1)0.48J;(2)1.5s;(3)F=0.96-0.08t(t≤2.5s)
【解析】
(1)M棒匀速时,有
m1gsin37°=μ1m1gcos37°+BIL①
E=BLv0②
③
④
M棒从开始到达虚线位置,有
⑤
M棒、N棒、电阻R产生的焦耳热之比为
QM∶QN∶QR=8∶1∶1⑥
QM=⑦
由①~⑦式解得
QM=0.48J
(2)对M棒由动量定理有
(m1gsin37-μ1m1gcos37°-BL)t=m1v0⑧
q=t=⑨
Φ=BLd⑩
t=1.5s
(3)对M、N棒碰撞过程,有
m1v0=m1v1+m2v2
碰后对N棒
μ2m2gcos37°-m2gsin37=m2a2
v2=a2t0
碰后对M棒
m1gsin37+μ1m1gcos37°+BI′L-F=m1a1
v1=a1t0
t0=2.5s
由~式解得
F=0.96-0.08t(t≤2.5s)
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【题目】放射性同位素衰变的快慢有一定的规律.氡222衰变为钋218的规律如图所示.纵坐标表示的是任意时刻氡222的质量m与t = 0时的质量m0的比值.下列说法正确的是
A.氡222的半衰期是7.6天
B.氡222的半衰期是3.8天
C.若升高温度,氡222的半衰期将变长
D.若升高温度,氡222的半衰期将变短
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【题目】如图所示,静止的倾斜传送带上有一木块正在匀速下滑,当传送带突然向上开动时,木块滑到底部,所需要的时间,与传送带不动所用的时间相比较,正确的是( )
A. = B. > C. < D. 无法比较
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【题目】如图所示,边长为L的等边三角形abc为两个匀强磁场的理想边界,三角形内的磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,三角形外的磁场范围足够大、方向垂直纸面向里,磁感应强度大小也为B。顶点a处的粒子源沿∠a的角平分线发射质量为m、电荷量为q的带负电粒子,其初速度大小v0=,不计粒子重力,下列说法正确的是( )
A.粒子第一次返回a点所用的时间是
B.粒子第一次返回a点所用的时间是
C.粒子在两个有界磁场中运动的周期是
D.粒子在两个有界磁场中运动的周期是
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【题目】电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道,在电热水器漏电且接地线失效时,能形成“防电墙”,保障人的安全.如图所示,当热水器漏电且接地线失效时,其金属内胆与大地间电压为220 V,由于曲长管道中水具有电阻(简称“隔电电阻”),因而人体两端的电压不高于12 V,下列说法正确的是( )
A. 曲长管道应选用不易导电的材料制成
B. 曲长管道应选用导电性能好的材料制成
C. “隔电电阻”大于“人体电阻”,且两者串联
D. 热水器漏电且接地线失效时,“防电墙”使人体内无电流通过
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【题目】在如图所示的电路中,电源的电动势V,内阻Ω,电流表满偏电流mA,电流表的电阻Ω,A、B为接线柱.
(1)用一条导线把A、B直接连起来,此时,应把可变电阻调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?
(2)调至满偏后保持的值不变,在A、B间接入一个Ω的定值电阻,电流表的读数是多少?
(3) 调至满偏后保持的值不变,电流表读数mA时,在A、B间接入的定值电阻=?
(4)调至满偏后保持的值不变,在A、B间接入一个未知的定值电阻,电流表的读数为,请写出随变化的数学表达式.
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【题目】内壁光滑的环形凹槽半径为R,固定在竖直平面内,一根长度为R的轻杆,一端固定有质量为m的小球甲,另一端固定有质量为2m的小球乙,将两小球放入凹槽内,小球乙位于凹槽的最低点,如图所示.由静止释放后
A.下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能
B.下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能
C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D.杆从右向左滑回时,乙球一定能回到凹槽的最低点
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【题目】如图所示为用绞车拖物块的示意图.拴接物块的细线被缠绕在轮轴上,轮轴逆时针转动从而拖动物块.已知轮轴的半径R=0.5m,细线始终保持水平;被拖动物块质量m=1kg,与地面间的动摩擦因数为0.5,细线能承受的最大拉力为10N;轮轴的角速度随时间变化的关系是ω=kt,k=2rad/s2,g取10m/s2,以下判断正确的是
A. 细线对物块的拉力是5N
B. 当物块的速度增大到某一值后,细线将被拉断
C. 物块做匀速直线运动
D. 物块做匀加速直线运动,加速度大小是1m/s2
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【题目】如图所示,A、B两物体质量分别为mA、mB,且mA>mB,置于光滑水平面上,相距较远。将两个大小均为F的力,同时分别水平作用在A、B上,经过相同时间后撤去两个力,两物体发生碰撞并粘在一起后将
A. 停止运动
B. 向左运动
C. 向右运动
D. 运动方向不能确定
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