【题目】对以下两位同学的结论做出评价,并分析说明理由。
(1)如图(1)所示,足够长平行光滑轨道放置在水平面上,处于磁感应强度为B的匀强磁场中。左侧接额定功率为P的灯泡。一质量为m、电阻为r的金属棒静置于导轨上,导轨电阻不计。现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒,最终灯泡刚好正常发光,说明整个运动过程中导体棒的速度变化和能量转换关系。
甲同学:①由于恒力F作用,导体棒先做匀加速运动,后做匀速运动;
②F做功转换为灯的电能。
(2)如图(2)所示,两端封闭的竖直玻璃管用水银柱隔开空气柱A和B,初始温度相同,若使A、B同时升高相同的温度,水银柱将如何移动?稳定后A、B压强变化量大小关系如何?
乙同学:①设两段空气柱体积不变,由查理定律推出Δp= p,当T、ΔT相同时,由pB>pA,得ΔpB>ΔpA,所以水银柱向上移动;
②升温前后B的压强变化量比A大。
【答案】(1)甲同学错误①导体棒先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动;②F做的功转化为灯的电能及金属棒的电能和动能;(2) 乙同学错误①水银柱向上移动;②B的压强变化量和A相等
【解析】
解:(1)甲同学错误;
①导体棒在恒力F和安培力作用下,初始安培力力小于恒力F,合外力向右,加速运动,安培力增大,合外力减少,所以导体棒做加速度减小的加速运动;由于导轨足够长,最终灯泡恰好正常发光,即电流恒定、安培力恒定,此时安培力和恒力F相等,加速度为零,做匀速直线运动,所以导体棒先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动;
②根据能量守恒可知F做的功转化为灯的电能及金属棒的电能和动能。
(2)乙同学错误;
①先假设体积不变,由查理定律则有,当相同时,由,则有,所以水银柱向上移动;
②原来有, 稳定后有 ,则有,升温前后B的压强变化量和A相等。
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【题目】一物体在外力作用下由静止开始沿直线运动,其加速度随时间变化的关系图线如图所示。下列说法正确的是
A. 物体运动的最大速度是4 m/s
B. t=4s时物体回到出发点
C. t=4s时物体开始反向运动
D. t=1s末和t=3s末物体的瞬时速度相同
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【题目】如图,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L,电阻R1、R2并联后接在导轨左端。整个区域内存在垂直轨道平面向下的匀强磁场。一质量为m,电阻为r的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好。自t=0时刻起,在一水平向右的外力F作用下金属棒由静止开始做加速度a=0.4m/s2的匀加速运动。(已知L=1m,m=1kg,R1=0.3,R2=0.6,r=0.3,B=0.5T)。求:
(1)t=0.5s时,通过金属棒MN的电流I r和金属棒的热功率Pr;
(2)0~0.5s内,通过电阻R1的电量q;
(3)通过分析、计算,在图B.中画出0~1s内F随时间t变化的图像。
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【题目】如图所示,光滑的水平桌面上放置一质量M=4 kg、长L=0.6m的长木板B,质量m=1kg的小木块A(可看成质点)放在长木板的左端,开始A、B均处于静止状态。现有一个与A完全相同的小木块C从长木板右侧以v0=6m/s的初速度冲向长木板,碰后以v1=2m/s的速度被反向弹回(碰撞时间极短),最终小木块A恰好不滑落长木板。重力加速度g=10rn/s2。求:
(1)碰后瞬间长木板B的速度;
(2)小木块A与长木板间的动摩擦因数。
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【题目】如图所示,真空中有以O1为圆心、r半径的圆形匀强磁场区域,坐标原点O为圆形磁场边界上的一点。磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。x=r的虚线右侧足够大的范围内有方向竖直向下、大小为E的匀强电场。从O点在纸面内向各个方向发射速率相同的质子,速度方向与x轴正方向成120°角的质子,经磁场偏转后又垂直射入电场,到达x轴上的P点(图中未画出)。已知质子的电荷量为e、质量为m,质子重力可忽略。
(1)求质子射入磁场时的速度大小;
(2)求质子从坐标原点O到x轴上的P点所需的时间;
(3)若质子沿y釉正方向射入磁场,在离开磁场前的某一时刻,磁场方向不变、大小突然变为B1,此后质子恰好被束缚在该圆形磁场中,则B1的最小值为多少?
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【题目】如图所示,在xOy坐标系中,x轴上的N点到O点的距离是12cm,虚线NP与x轴负向的夹角是30°.第Ⅰ象限内NP的上方有匀强磁场,磁感应强度B=1T,第Ⅳ象限内有匀强电场,方向沿y轴正向.将一质量m=8×10﹣10 kg、电荷量q=1×10﹣4 C带正电粒子,从电场中M(12,﹣8)点由静止释放,经电场加速后从N点进入磁场,又从y轴上P点穿出磁场.不计粒子重力,取π=3,求:
(1)粒子在磁场中运动的速度v;
(2)匀强电场的电场强度E;
(3)粒子从M点到P点运动的时间.
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【题目】如图所示,共享单车的车锁集成了嵌入式芯片、北斗卫星导航模块和SIM卡等,便于监控单车在路上的具体位置。用户仅需要用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码,即可自动开锁,骑行结束关锁后,手机APP上会显示计价、里程信息。此外,单车能够在骑行过程中为车内电池充电,满足定位和自动开锁等过程中的用电。下列说法正确的是
A. 北斗卫星导航系统是通过超声波定位单车位置信息的
B. 由手机上的显示信息,可求出骑行的平均速度
C. 单车是利用电磁感应原理实现充电的
D. 单车在被骑行过程中受到的地面的摩擦力表现为阻力
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【题目】如图所示,PQRS为一正方形导线框,它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,MN线与线框的边成45°角,E、F分别为PS和PQ的中点.关于线框中的感应电流,正确的说法是
A. 当E点经过边界MN时,线框中感应电流最大
B. 当P点经过边界MN时,线框中感应电流最大
C. 当F点经过边界MN时,线框中感应电流最大
D. 当Q点经过边界MN时,线框中感应电流最大
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【题目】在机场可以看到用于传送行李的传送带,行李随传送带一起前进运动。如图所示,水平传送带匀速运行速度为v=2m/s,传送带两端AB间距离为s0=10m,传送带与行李箱间的动摩擦因数μ=0.2,当质量为m=5kg的行李箱无初速度地放上传送带A端后,传送到B端,重力加速度g取10m/2;求:
(1)行李箱开始运动时的加速度大小a;
(2)行李箱从A端传送到B端所用时间t;
(3)整个过程行李对传送带的摩擦力做功W。
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