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(16分)如图甲所示,固定于水平桌面上的金属导轨abcd足够长,金属棒ef搁在导轨上,可无摩擦地滑动,此时bcfe构成一个边长为l的正方形.金属棒的电阻为r,其余部分的电阻不计.在t=0的时刻,导轨间加一竖直向下的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示.为使金属棒ef在0-t1保持静止,在金属棒ef上施加一水平拉力F, 从时刻起保持此时的水平拉力F不变,金属棒ef在导轨上运动了s后刚好达到最大速度,求:
(1)在t=时刻该水平拉力F的大小和方向;
(2)金属棒ef在导轨上运动的最大速度;
(3)从t=0开始到金属棒ef达到最大速度的过程中,金属棒ef中产生的热量.
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相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为1.8Ω,导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上,大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,从静止开始,沿导轨匀加速运动,同时cd棒也由静止释放。(g=10m/S2)
(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;
(2)已知在2s内外力F做功40J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)求出cd棒达到最大速度所需的时间t0,并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间变化的
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如图甲所示,一个绝缘倾斜直轨道固定在竖直面内,轨道的AB部分粗糙,BF部分光滑。整个空间存在着竖直方向的周期性变化的匀强电场,电场强度随时间的变化规律如图乙所示,t=0时电场方向竖直向下。在虚线的右侧存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为。现有一个质量为m,电量为q的带正电的物体(可以视为质点),在t=0时从A点静止释放,物体与轨道间的动摩擦因数为,t=2s时刻,物体滑动到B点。在B点以后的运动过程中,物体没有离开磁场区域,物体在轨道上BC段的运动时间为1s,在轨道上CD段的运动时间也为1s。(物体所受到的洛伦兹力小于)
(1)由于轨道倾角未知,一位同学拿到了量角器,将其测出,记为。在AB阶段,由此可以计算出物块滑动到B时的速度,请你帮他完成此次计算,并定性说明物体在AB阶段做何种运动?
(2)另一位同学并未使用量角器,而是用直尺测出了BC以及CD的长度,记为,同样可以得到轨道倾角,请你帮他完成此次计算。(计算出的三角函数值即可)
(3)观察物体在D点以后的运动过程中,发现它并未沿着斜面运动,而且物块刚好水平打在H点处的挡板(高度可以忽略)上停下,斜面倾角已知,求F点与H点的间距L,并在图乙中画出物体全程的运动轨迹。
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如图所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角,M、P两端接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置,其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上。从t = 0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直,且接触良好,通过R的感应电流随时间t变化的图象如图2所示。下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量、磁通量的变化率、棒两端的电势差和通过棒的电荷量q随时间变化的图象,其中正确的是
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如图所示,一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中,场中各点的磁感应强度为By=,y为该点到地面 的距离,c为常数,B0为一定值.铝框平面与磁场垂直,直径ab水平,(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中
A.铝框回路磁通量不变,感应电动势为0
B.回路中感应电流沿顺时针方向,直径ab两点间电势差为0
C.铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D.直径ab受安培力向上,半圆弧ab受安培力向下,铝框下落加速度大小可能等于g
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如图所示,MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上,匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面,导轨左端接阻值R=2Ω的电阻,理想电压表并接在R两端,导轨电阻不计.t=0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右作匀加速运动,ab与导轨间的动摩擦因数=0.2.第4s末,ab杆的速度为v=1m/s,电压表示数U=0.4V.取重力加速度g=10m/s2.
(1)在第4s末,ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大?
(2)若第4s末以后,ab杆作匀速运动,则在匀速运动阶段的拉力为多大?整个过程拉力的最大值为多大?
(3)若第4s末以后,拉力的功率保持不变,ab杆能达到的最大速度为多大?
(4)在虚线框内的坐标上画出上述(2)、(3)两问中两种情形下拉力F随时间t变化的大致图线(要求画出0—6s的图线,并标出纵坐标数值).
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如图所示(a),在倾角为300 的斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,OH∥CD∥FG, ∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=AB/2=L, 一根质量为m的导体棒AB在电机的牵引下,以恒定的速度v0沿OH方向从斜面底部开始运动,滑上导轨并到达斜面顶端,AB⊥OH,金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料、横截面积均相同,单位长度电阻为r, O是AB棒的中点,整个斜面处在垂直斜面向上磁感应强度为B的匀强磁场中。求:
(1)导体棒在导轨上滑行时电路中的电流的大小;
(2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;
(3)将导体棒从低端拉到顶端电机对外做的功;
(4)若AB到顶端后,控制电机的功率,使导体棒AB沿斜面向下从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小始终为a,一直滑到斜面底端,则此过程中电机提供的牵引力随时间如何变化?(运动过程中AB棒的合力始终沿斜面向下)。
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(02全国)在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m。现B球静止,A球向B球运动,发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为EP,则碰前A球的速度等于
A B C 2 D 2
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(03全国卷) K-介子衰变的方程为,
其中K-介子和介子带负的基元电荷,介子不带电。一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切,它们的半径和之比为2:1。介子的轨迹未画出,由此可知的动量大小与的动量大小之比为 ( )
A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.1:6
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(04天津卷)如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为,则( )
A. 左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为
B. 左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为
C. 右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为
D. 右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为
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