【題目】兩根相距L=1m的平行金屬導軌如圖放置,其中一部分水平,連接有一個“6V,3W”的小燈泡,另一部分足夠長且與水平面夾角θ=37°,兩金屬桿ab.cd與導軌垂直并良好接觸,分別放于傾斜與水平導軌上并形成閉合回路,兩桿與導軌間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,導軌電阻不計.金屬桿ab質(zhì)量m1=1kg,電阻R1=1Ω;cd質(zhì)量m2=2kg,電阻R2=4Ω.整個裝置處于磁感應強度B=2T、方向垂直于傾斜導軌向上的勻強磁場中,ab桿在平行于傾斜導軌向上的恒力F作用下由靜止開 始向上運動,當ab桿向上勻速運動時,小燈泡恰好正常發(fā)光,整個過程中ab桿均在傾斜導軌上運動,cd 桿始終保持靜止(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2 ).求:
(1)ab桿向上勻速運動的速度大小;
(2)ab桿向上勻速運動時,cd桿受到的摩擦力大;
(3)ab桿從開始運動到速度最大過程中上升的位移x=4m,恒力F作功56焦耳,求此過程中由于電流做功產(chǎn)生的焦耳熱.
【答案】(1)ab桿向上勻速運動的速度大小為4m/s.
(2)ab桿向上勻速運動時,cd桿受到的摩擦力大小為2.4N.
(3)此過程小燈泡發(fā)光產(chǎn)生的熱量為1.5J.
【解析】
試題分析:(1)ab桿向上勻速運動時,小燈泡恰好正常發(fā)光,由公式P=UI可求出燈泡的電流,由歐姆定律求出通過cd桿的電流,從而得到通過ab棒的電流,再由平衡條件和安培力公式結(jié)合求解ab桿勻速運動的速度大。
(2)cd桿始終保持靜止,受力平衡,求出其所受的安培力,再由平衡條件求解cd桿受到的摩擦力大。
(3)由ab棒勻速運動,求出F的大小,再由能量守恒求出回路中產(chǎn)生的總焦耳熱.
解:(1)ab棒勻速運動時,小燈泡正常發(fā)光,則流過燈泡的電流為 I1==A=0.5A
cd桿與燈泡并聯(lián),電壓相等,則流過cd桿的電流為 I2==A=1.5A
則流過ab桿的總電流為 I=I1+I2=2A
由Blv=U+IR1,得:
ab桿向上勻速運動的速度大小 v=4m/s
(2)cd桿始終保持靜止,受力平衡,所受的安培力大小為 F安=BI2l
靜摩擦力為 f=F安cos37°
代入解得 f=2.4N
(3)ab桿勻速運動時,F(xiàn)=m1gsin37°+μm1gcos37°+BIl=14N
ab桿運動過程中,系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為 Q,則由能量守恒得:
Fx﹣m1gxsin37°﹣μm1gxcos37°=+Q
解得 Q=8J
根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt知,ab桿、cd桿和燈泡產(chǎn)生的熱量之比為
QR1:QR2:QL=(22×1):(1.52×4):(0.52×12)=4:9:3
故小燈泡發(fā)光產(chǎn)生的熱量為 QL=Q=1.5J
答:(1)ab桿向上勻速運動的速度大小為4m/s.
(2)ab桿向上勻速運動時,cd桿受到的摩擦力大小為2.4N.
(3)此過程小燈泡發(fā)光產(chǎn)生的熱量為1.5J.
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【題目】如圖所示,一光滑水平桌面AB與一半徑為R的光滑半圓形軌道相切于C點,且兩者固定不動.一長為的細繩,一端固定于點,另一端系一個質(zhì)量為的小球.當小球在豎直方向靜止時,球?qū)λ阶烂娴淖饔昧偤脼榱悖F(xiàn)將小球提起使細繩處于水平位置時無初速釋放.當小球擺至最低點時,細繩恰好被拉斷,此時小球恰好與放在桌面上的質(zhì)量為的小球發(fā)生彈性正碰, 將沿半圓形軌道運動.兩小球均可視為質(zhì)點,取.求:
(1)細繩所能承受的最大拉力為多大?
(2) 在半圓形軌道最低點C點的速度為多大?
(3)為了保證在半圓形軌道中運動時不脫離軌道,試討論半圓形軌道的半徑R應該滿 足的條件.
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【題目】用力將重物豎直提起,先是從靜止開始勻加速上升,緊接著勻速上升.如果前后兩過程的運動時間相同,不計空氣阻力,則( )
A. 加速過程中拉力的功一定比勻速過程中拉力的功大
B. 勻速過程中拉力的功比加速過程中拉力的功大
C. 兩過程中拉力的功一樣大
D. 上述三種情況都有可能
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【題目】如圖所示,三條平行虛線位于紙面內(nèi),中間虛線兩側(cè)有方向垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度等大反向.菱形閉合導線框ABCD位于紙面內(nèi)且對角線AC與虛線垂直,磁場寬度與對角線AC長均為d,現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過一磁場,以逆時針方向為感應電流的正方向,則從C點進入磁場到A點離開磁場的過程中,線框中電流i隨時間t的變化關(guān)系,以下可能正確的是
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【題目】一靈敏電流計,當電流從它的正接線柱流入時,指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn),現(xiàn)把它與一個線圈串聯(lián),將磁鐵從線圈上方插入或拔出,請完成下列填空
(1)圖(a)中靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向為_______(填“偏向正極”或“偏向負極”)
(2)圖(b)中磁鐵下方的極性是_____(填“N極”或“S極”)
(3)圖(c)中磁鐵的運動方向是______(填“向上”或“向下”)
(4)圖(d)中線圈從上向下看的電流方向是______。(填“順時針”或“逆時針”)
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【題目】研究平拋運動在豎直方向的運動規(guī)律實驗裝置如圖所示,下列說法正確的是
A. A球的初速度越大,走過的水平距離也越大
B. 無論A球的水平速度大小如何,他總是和B球同時落地
C. 用力大小不一樣,A球在水平方向上運動的距離就不一樣
D. 從這個實驗看出,A球在水平方向上的速度和豎直方向上的速度相互影響
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【題目】如圖所示,該電路在測量電源電動勢和內(nèi)阻的同時也能完成對未知電阻Rx的測量。實驗室提供的器材如下:
A.待測電阻Rx (約10歐姆)
B.電源(四節(jié)干電池)
C.電阻箱(0~99.9歐姆)
D.伏特表V1(量程6V,內(nèi)阻約8千歐姆)
E.伏特表V2(量程3V,內(nèi)阻約4千歐姆)
(1)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,讓電壓表V2接近滿偏,并讀出兩個電壓表的讀數(shù)。逐漸增加電阻箱的阻值,并分別讀出兩只電壓表讀數(shù)。則隨著電阻箱阻值的增加,電壓表V1讀數(shù)_______,電壓表V2讀數(shù)_______。(填“增加”或“減小”)
(2)如果縱坐標表示兩個電壓表讀數(shù)之比,橫坐標表示電阻箱的阻值R,實驗結(jié)果的圖像如圖一。則待測電阻Rx =________Ω。
(3)如果縱坐標表示某電壓表讀數(shù)U,橫坐標表示兩個電壓表讀數(shù)之差與電阻箱阻值的比值,實驗結(jié)果的圖像如圖二。其中能讀出電源電動勢和內(nèi)電阻的是_______(填“Ⅰ圖線”或“Ⅱ圖線”)。兩圖線交點的橫坐標為____A,縱坐標為_____V(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】汽車由靜止開始在平直的公路上行駛,0~50s內(nèi)汽車的加速度隨時間變化的圖線如圖所示,下列說法中正確的是( )
A. 汽車行駛的最大速度為20m/s
B. 汽車在40~50s內(nèi)的速度方向和0~10s內(nèi)的速度方向相反
C. 汽車在50s末的速度為零
D. 在0~50s內(nèi)汽車行駛的總位移為900m
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【題目】在驗證機械能守恒定律實驗時:
(1)關(guān)于本實驗的敘述中,正確的有_____________
A.打點計時器安裝時要使兩限位孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定,以減少紙帶下落過程中的阻力
B.必須用天平測出重錘的質(zhì)量
C.實驗時要先閉合打點計時器的電源開關(guān),再釋放重錘
D.打點計時器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源
E.驗證機械能是否守恒必須先確定重力勢能的參考平面
(2)電火花計時器接在頻率為50Hz的交流電源上,下圖為實驗中打出的一條紙帶,從起始點O開始,將此后連續(xù)打出的7個點依次標為A、B、C、D……,
如果已知重錘的質(zhì)量為1. 0 kg,電火花計時器打E點時,重錘的動能為_______J(保留到小數(shù)點后兩位)。
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