【题目】如图所示,两根光滑平行金属导轨(电阻不计)由半径为r的圆弧部分与无限长的水平部分组成,间距为L,水平导轨部分存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为2m的金属棒ab静置于水平导轨上,电阻为2R。另一质量为m、电阻为R的金属棒PQ从圆弧M点处由静止释放,下滑至N处后进入水平导轨部分。M到N的竖直高度为h,重力加速度为g,若金属棒PQ与金属棒ab始终垂直于金属导轨并接触良好,且两棒相距足够远,求:
(1)金属棒PQ滑到N处时,金属导轨对金属棒PQ的支持力为多大;
(2)从释放金属棒PQ到金属棒ab达到最大速度的过程中,金属棒ab产生的内能;
(3)若在金属棒ab达到最大速度时给金属棒ab施加一水平向右的恒力F(F为已知),则在此恒力作用下整个回路的最大电功率为多少。
【答案】(1)mg+;(2);(3)
【解析】
(1)设金属棒PQ到N处时的速度为v,支持力为FN,根据动能定理
mgh=mv2
解得
v=
在N点,由牛顿第二定律
FN-mg=m
解得
FN=mg+
(2)当两棒达到相同速度v′时,电路中电流为零,安培力为零,金属棒ab达到最大速度,根据动量守恒定律得
mv=(2m+m)v′
解得
v′=
根据能量守恒定律知,系统释放的热量应等于系统机械能的减少量
Q=mv2-·3mv′2
解得
Q=mgh
所以
(3)当金属棒PQ达到最大功率时,金属棒PQ与金属棒ab加速度相同,速度差恒定,回路中产生稳定电流。由牛顿第二定律,对PQ棒
F安=ma
对ab棒
F-F安=2ma
解得
F安=
由安培力的公式,可得
F安=BIL
功率
P=I2·3R
联立以上各式解得
P=
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【题目】如图所示,质量相等的甲、乙两小球以大小相等的初速度分别自两竖直墙中的某点P水平向左、向右抛出。甲球抛出后击中左墙的A点,速度方向与竖直墙面夹角为α;乙球抛出后击中右墙的B点,速度方向与竖直墙面夹角为β。已知A点高于B点,则下列说法中正确的是( )
A.P点在两墙水平连线的中点
B.两球在空中的运动时间相等
C.甲球击中A值的速度大于乙球击中B点的速度
D.击中墙时,两角度一定满足关系α>β
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【题目】“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.
(1)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是______.
(2)本实验采用的科学方法是____.
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
(3)实验中可减小误差的措施有____.
A.两个分力F1、F2的大小要越大越好
B.两个分力F1、F2间夹角应越大越好
C.拉橡皮筋时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
D.AO间距离要适当,将橡皮筋拉至结点O时,拉力要适当大些
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【题目】如图所示,滑雪运动员不借助雪杖,由静止从山坡匀加速滑行s1后,又在水平面上匀减速滑行s2后停下,已知运动员在山坡和水平面上的运动时间分别为t1、t2,且t2=2t1,设运动员在山坡上滑行的加速度大小为a1,在水平面上滑行的加速度大小为a2,则以下说法正确的是( )
A.加速度之比为a1∶a2=2∶1
B.位移之比为s1∶s2=2∶1
C.两段运动过程中的平均速度之比为
D.运动员在整个运动过程中的最大速度为
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【题目】滑板车运动,是青年学生喜爱的一项体育运动.某次比赛过程中,某同学乘滑板车比赛的过程简化如下:在平直的赛道上,自O点由静止开始做匀加速直线运动,途中6s时间内依次经过P、Q两根标志杆,已知P、Q相距60m,滑板车经过Q时的速率为15m/s,求:
(1)滑板车经过P时的速率vp?
(2)滑板车的加速度为多少?
(3)O、P间的距离为多少?(将滑板车和同学视为质点)
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【题目】一质点的位移﹣﹣时间图象为如图所示的一段抛物线,其方程为x=﹣20t2+40t,则有关说法正确的是( )
A.质点做曲线运动
B.质点做加速度先减小后增大的直线运动
C.质点做加速度大小为40m/s2的匀变速直线运动
D.质点在0~1s内的平均速度大于20m/s
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【题目】如图所示,体操运动员在保持该姿势的过程中,以下说法中错误的是( )
A.环对人的作用力保持不变
B.当运动员双臂的夹角变小时,运动员会相对轻松一些
C.环对运动员的作用力与运动员受到的重力是一对平衡力
D.运动员所受重力的反作用力是环对运动员的支持力
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【题目】用图示装置研究光电效应现象,光阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连,当滑动头p移到c点时,光电流为零为了产生光电流,可采取的措施是
A. 增大入射光的频率
B. 把P向a移动
C. 把P从c向b移动
D. 增大入射光的强度
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【题目】如图,一质量M=15kg的长木板置于粗糙水平地面上,在木板的左端放置一质量m=1kg的小滑块(可视为质点),零时刻,木板右端距墙壁的距离为x=4.5m,滑块和木板具有水平向右的相同初速度v0,1s末木板与墙壁发生碰撞。若碰撞时间极短,碰撞前后木板速度大小不变、方向反向,且碰掩前后滑块速度不变,已知滑块与木板上表面的动摩擦因数1=0.4,木板下表面与地面的动摩擦因数2=0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,运动过程中滑块始终未离开木板,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)初速度大小v0和碰撞前滑块的加速度大小a;
(2)碰撞后,木板和滑块的加速度大小a1和a2;
(3)木板的最小长度。
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