【題目】如圖所示,空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應強度B=0.5T.在勻強磁場區(qū)域內(nèi),有一對光滑平行金屬導軌,處于同一水平面內(nèi),導軌足夠長,導軌間距L=1m,電阻可忽略不計。質(zhì)量均為m=lkg,電阻均為R=2.5Ω的金屬導體棒MN和PQ垂直放置于導軌上,且與導軌接觸良好。先將PQ暫時鎖定,金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由靜止開始以加速度a=0.4m/s2向右做勻加速直線運動,5s后保持拉力F的功率不變,直到棒以最大速度vm做勻速直線運動.
(1)求棒MN的最大速度vm;
(2)當棒MN達到最大速度vm時,解除PQ鎖定,同時撤去拉力F,兩棒最終均勻速運動.求解除PQ棒鎖定后,到兩棒最終勻速運動的過程中,電路中產(chǎn)生的總焦耳熱.
(3)若PQ始終不解除鎖定,當棒MN達到最大速度vm時,撤去拉力F,棒MN繼續(xù)運動多遠后停下來?(運算結(jié)果可用根式表示)
【答案】(1) (2)Q=5 J (3)
【解析】
(1)棒MN做勻加速運動,由牛頓第二定律得:F-BIL=ma
棒MN做切割磁感線運動,產(chǎn)生的感應電動勢為:E=BLv
棒MN做勻加速直線運動,5s時的速度為:v=at1=2m/s
在兩棒組成的回路中,由閉合電路歐姆定律得:
聯(lián)立上述式子,有:
代入數(shù)據(jù)解得:F=0.5N
5s時拉力F的功率為:P=Fv
代入數(shù)據(jù)解得:P=1W
棒MN最終做勻速運動,設棒最大速度為vm,棒受力平衡,則有:
代入數(shù)據(jù)解得:
(2)解除棒PQ后,兩棒運動過程中動量守恒,最終兩棒以相同的速度做勻速運動,設速度大小為v′,則有:
設從PQ棒解除鎖定,到兩棒達到相同速度,這個過程中,兩棒共產(chǎn)生的焦耳熱為Q,由能量守恒定律可得:
代入數(shù)據(jù)解得:Q=5J;
(3)棒以MN為研究對象,設某時刻棒中電流為i,在極短時間△t內(nèi),由動量定理得:-BiL△t=m△v
對式子兩邊求和有:
而△q=i△t
對式子兩邊求和,有:
聯(lián)立各式解得:BLq=mvm,
又對于電路有:
由法拉第電磁感應定律得:
又
代入數(shù)據(jù)解得:
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【題目】如圖所示,BCDG是光滑絕緣的圓形軌道,位于豎直平面內(nèi),軌道半徑為R,下端與水平絕緣軌道在B點平滑連接,整個軌道處在水平向左的勻強電場中,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點)置于水平軌道上,滑塊受到的電場力大小為mg,滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度為g.
(1)若滑塊從水平軌道上距離B點s=3R的A點由靜止釋放,求滑塊到達與圓心O等高的C點時,受到軌道的作用力大小?
(2)改變s的大小,使滑塊恰好始終沿軌道滑行,且從G點飛出,求滑塊在圓軌道上滑行過程中的最小速度大?
(3)在(2)問中,求s的大?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“超導托卡馬克”(EAST)是我國自行研制的可控熱核反應實驗裝置.設該實驗反應前氘核()的質(zhì)量為m1,氚核()的質(zhì)量為m2,反應后氦核()的質(zhì)量為m3,中子()的質(zhì)量為m4,真空中光速為c.下列說法中不正確的是( )
A.這種裝置中發(fā)生的核反應方程式是
B.由核反應過程質(zhì)量守恒可知m1+m2=m3+m4
C.核反應放出的能量等于(m1+m2–m3–m4)c2
D.這種裝置與我國大亞灣核電站所使用核裝置的核反應原理不相同
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【題目】應用如圖所示裝置“驗證平行四邊形定則”
(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中,下列哪些說法是正確的_____.
A.將橡皮條拉伸相同長度即可
B.將橡皮條沿相同方向拉即可
C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度
D.將橡皮條和繩的結(jié)點O拉到相同位置
(2)同學們在操作過程中有如下議論,其中對減小實驗誤差有益的說法是_____.
A.兩細繩必須等長
B.彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行
C.用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應盡可能大
D.拉橡皮條的細繩要長些,標記同一細繩方向的兩點要遠些
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某村在較遠的地方建立了一座小型水電站,發(fā)電機的輸出功率為100 kW,輸出電壓為500 V,輸電導線的總電阻為10 Ω,導線上損耗的電功率為4 kW,該村的用電電壓是220 V.
(1)輸電電路如圖下所示,求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比;
(2)如果該村某工廠用電功率為60 kW,則該村還可以裝“220 V 40 W”的電燈多少盞?
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【題目】如圖甲所示,兩根光滑固定導軌相距0.4m豎直放置,導軌電阻不計,在導軌末端P、Q兩點用兩根等長的細導線懸掛金屬棒cd.棒cd的質(zhì)量為0.01kg,長為0.2 m,處于磁感應強度為B0=0.5T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向里.相距0.2 m的水平虛線MN和JK之間的區(qū)域內(nèi)存在著垂直于導軌平面向里的勻強磁場,且磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.在t=0時刻,質(zhì)量為0.02kg、阻值為0.3Ω的金屬棒ab從虛線MN上方0.2m高度處,由靜止開放釋放,下落過程中保持水平,且與導軌接觸良好,結(jié)果棒ab在t1時刻從上邊界MN進入磁場,并在磁場中做勻速運動,在t2時刻從下邊界JK離開磁場,g取10 m/s2.求:
(1)在0~t1時間內(nèi),電路中感應電動勢的大;
(2)在t1~t2時間內(nèi),棒cd受到細導線的總拉力為多大;
(3)棒cd在0~t2時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱.
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【題目】水平面上靜止放置一質(zhì)量為M的木箱,箱頂部和底部用細線分別拴住質(zhì)量均為m的小球A、B,兩球間有一根處于拉伸狀態(tài)的輕彈簧,使兩根細線均處于拉緊狀態(tài),如圖所示,F(xiàn)在突然剪斷下端的細線,則從剪斷細線開始到彈簧恢復原長以前的過程中。下列判斷正確的是( )
A.剛剪斷細線瞬間,壓力突然變小,以后箱對地面壓力逐漸增大
B.剛剪斷細線瞬間,壓力突然變大,以后箱對地面壓力逐漸減小
C.B球的加速度一直增大
D.B球的加速度先減小后增大
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【題目】為了測量一待測電阻R的阻值,準備了以下器材:
A.多用電表
B.電流表G1 (0~100 mA,內(nèi)阻約5)
C.電流表 G2(0~50 mA,內(nèi)阻 r2 = 10 )
D.滑動變阻器R1(0~5 )
E.滑動變阻器R2(0~1000 )
F.直流電源(3.0V,內(nèi)阻不計)
G.開關(guān)一個及導線若干
(1)用多用電表歐姆表“×1”擋粗測電阻時,其阻值如圖甲中指針所示,則Rx的阻值大約是___。
(2)滑動變阻器應選_________ (填儀器前的序號)。
(3)請在圖乙中對應的虛線框中完成實驗電路設計(要求∶滑動變阻器便于調(diào)節(jié),電表讀數(shù)不得低于量程的)。(______)
(4)實驗步驟:
①按圖乙所示電路圖連接電路,將變阻器滑動觸頭移至最____端(填“左”或“右”);
②閉合開關(guān)S,移動變阻器滑動觸頭至某一位置,記錄G1、G2表的讀數(shù)I1,I2;
③多次移動變阻器滑動觸頭,記錄相應的G1、G2表的讀數(shù)I1,I2;
④以I2為縱坐標。I1為橫坐標,作出相應圖線如圖丙所示,則待測電阻Rx的阻值為_____ (保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】(1)在“兩個共點力的合成”實驗中,某同學做作出如圖所示的圖,其中A為橡皮條上端的固定點,O為橡皮條與細繩的結(jié)點,圖中___________是合力的理論值,需要進行比較的是F與的大小和方向,通過本實驗,可以得出結(jié)論:___________
(2)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打出的點進行計算。
1)以下實驗操作正確的(________)
A.平衡摩擦力時,應將裝有砝碼的小盤用細繩通過定滑輪系在小車上
B.平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必須連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力
C.每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力
D.實驗時,先放開小車,后接通電源
2)一組同學在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持質(zhì)量m一定,改變質(zhì)量M,測出相應的加速度a并記錄每次實驗的數(shù)據(jù),若采用圖象法處理數(shù)據(jù),應該做的圖象________。
3)如圖(a)為甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線,此甲同學需要采取的做法是:________
4)乙、丙同學用同一裝置采用控制變量法做實驗,畫出了各自得到的a-F圖線,如圖(b)所示,其中________(填“乙”或“丙”)同學實驗時使用的M比較大。
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