【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán),在M、N處與距離為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接,EF之間接有電阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場I和II,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處由靜止下落,在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長。已知導(dǎo)體棒下落r/2時(shí)的速度大小為v1,下落到MN處時(shí)的速度大小為v2。
(1)求導(dǎo)體棒ab從A處下落時(shí)的加速度大;
(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II后棒中電流大小始終不變,求磁場I和II這間的距離h和R2上的電功率P2;
(3)若將磁場II的CD邊界略微下移,導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II時(shí)的速度大小為v3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運(yùn)動,加速度大小為a,求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式。
【答案】(1)(2)(3)。
【解析】試題分析:(1)以導(dǎo)體棒為研究對象,棒在磁場I中切割磁感線,棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí),導(dǎo)體棒在重力與安培力作用下做加速運(yùn)動,由牛頓第二定律,得:,
式中,
且由各式可得到
(2)當(dāng)導(dǎo)體棒ab通過磁場II時(shí),若安培力恰好等于重力,棒中電流大小始終不變,即
, 式中
解得:
導(dǎo)體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動,
有,得:
此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為:
根據(jù)能量守恒定律,此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率,即:
所以:
(3)設(shè)導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II后經(jīng)過時(shí)間t的速度大小為,
此時(shí)安培力大小為:
由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運(yùn)動,
有根據(jù)牛頓第二定律,有
即:
由以上各式解得
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在一光滑水平面內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系,一物體從t=0時(shí)刻起,由坐標(biāo)原點(diǎn)O(0,0)開始運(yùn)動,其沿x軸和y軸方向運(yùn)動的速度—時(shí)間圖像如圖甲、乙所示,下列說法中正確的是( )
A. 前2 s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動,加速度沿x軸方向
B. 后2 s內(nèi)物體繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動,但加速度沿y軸方向
C. 4 s 末物體坐標(biāo)為(4 m,4 m)
D. 4 s末物體坐標(biāo)為(6 m,2 m)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】物體在做勻變速直線運(yùn)動的過程中,在任何相等的時(shí)間內(nèi),下列哪個量一定是相等的( 。
A. 位移
B. 加速度
C. 平均速度
D. 平均速率
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列各組物理量中,全部是矢量的是( 。
A. 平均速度、位移、加速度
B. 路程、時(shí)間、力
C. 位移、時(shí)間、瞬時(shí)速度
D. 位移、速度、質(zhì)量
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】物體做勻加速直線運(yùn)動,加速度為5m/s2,那么( )
A. 物體的末速度一定比初速度大5m/s
B. 第3s初的速度比第2s末的速度大5m/s
C. 每秒鐘物體的速度增大5m/s
D. 第3s末的速度比第2s初的速度大5m/s
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,直角三角形 abc 內(nèi)有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁場強(qiáng)度的大小為 B,∠a=30°,ac=2L,P 為 ac 的 中點(diǎn)。在 P 點(diǎn)有一粒子源可沿平行 cb 方向發(fā)出動能不同的同種正粒子,粒子的電荷量為 q、質(zhì)量為 m,且粒子動能 最大時(shí),恰好垂直打在 ab 上。不考慮重力,下列判斷正確的是
A. 粒子動能的最大值為 B. ab 上可能被粒子打中區(qū)域的長度為
C. 粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間 D. ac 上可能被粒子打中區(qū)域的長度為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,先用一個彈簧秤拉橡皮條的另一端到某一點(diǎn)并記下該點(diǎn)的位置;再將橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套,用兩個彈簧秤分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條.
(1)某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng):
A.兩根細(xì)繩必須等長
B.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上
C.在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行
D.在用兩個彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個彈簧秤的讀數(shù)相等
E.在用兩個彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)必須將橡皮條的另一端拉到用一個彈簧秤拉時(shí)記下的位置
其中正確的是________(填入相應(yīng)的字母).
(2)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的力的示意圖.
①圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是________.
②本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________(填正確答案標(biāo)號).
A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法
C.控制變量法 D.建立物理模型法
(3)(多選)某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了如圖丙所示的兩個已知力F1和F2,圖中小正方形的邊長表示2 N,兩力的合力用F表示,F1、F2與F的夾角分別為θ1和θ2,關(guān)于F1、F2與F、θ1和θ2關(guān)系正確的有________(填正確答案標(biāo)號).
A.F1=4 N B.F=12 N
C.θ1=45° D.θ1<θ2
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【題目】下列說法中正確的是( )
A. 物體是由大量分子組成的
B. 無論是無機(jī)物質(zhì)的分子,還是有機(jī)物質(zhì)的分子,其分子大小的數(shù)量級都是10-10 m
C. 本節(jié)中所說的“分子”,包含了單原子分子、多原子分子等多種意義
D. 分子的質(zhì)量是很小的,其數(shù)量級為10-19 kg
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【題目】如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,兩平行金屬板P、Q之間有一個很強(qiáng)的磁場.一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負(fù)帶電粒子)沿垂直于磁場的方向噴入磁場.把P、Q與電阻R相連接.下列說法正確的是
A. Q板的電勢高于P板的電勢
B. R中有由a向b方向的電流
C. 若只改變磁場強(qiáng)弱,R中電流保持不變
D. 若只增大粒子入射速度,R中電流增大
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