【題目】光滑的平行金屬導(dǎo)軌長x=2m,兩導(dǎo)軌間距L=0.5m,軌道平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.6Ω的電阻,軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度B=1T,如圖所示.有一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=0.4Ω的金屬棒ab,放在導(dǎo)軌最上端,其余部分電阻不計.已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1=0.6J,取g=10m/s2 , 試求:
(1)當(dāng)棒的速度v1=2m/s時,電阻R兩端的電壓;
(2)棒下滑到軌道最底端時速度的大;
(3)棒下滑到軌道最底端時加速度a的大。
【答案】
(1)解:速度v=2m/s時,棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:
E=BLv=1×0.5×2V=1V
電路中的電流為:I= = A=1A,
所以電阻R兩端的電壓為:U=IR=1×0.6V=0.6V.
(2)解:根據(jù)Q=I2Rt得: = ,
棒在下滑的整個過程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量:Q2= Q1= ×0.6J=0.4J
設(shè)棒到達最底端時的速度為v2,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,有:
mgxsinθ= mv22+Q1+Q2,
得:v2= = =4m/s.
(3)解:棒到達最底端時,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:I2= = A=2A
根據(jù)牛頓第二定律有:mgsinθ﹣BI2L=ma
解得:a=gsin30°﹣ =10×0.5﹣ =3m/s2
【解析】(1)根據(jù)感應(yīng)電動勢公式E=BLv求解棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電阻R兩端的電壓;(2)棒下滑的過程中,棒減小的機械能轉(zhuǎn)化為電熱能,根據(jù)能量守恒定律列式求解;(3)根據(jù)切割公式E=BLv求解感應(yīng)電動勢,根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流,得到安培力,最后根據(jù)牛頓第二定律求解加速度.
【考點精析】通過靈活運用能量守恒定律,掌握能量守恒定律:能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中,能量的總量保持不變即可以解答此題.
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【題目】(多選)完全相同的三塊木板并排固定在水平面上,一顆子彈以速度v水平射入,若子彈在木塊中做勻減速直線運動,且穿過第三塊木塊后子彈速度恰好為零,則子彈依次剛射入每塊木塊時的速度之比和穿過每塊木塊所用的時間之比分別是( )
A. v1∶v2∶v3=3∶2∶1 B. v1∶v2∶v3=∶∶1
C. t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1 D. t1∶t2∶t3=1∶∶
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【題目】如圖質(zhì)量為2kg的物體在40N水平推力作用下,1s內(nèi)沿豎直墻壁從靜止開始下滑3 m。求:(取g=10m/s2)
(1)物體與墻間的動摩擦因數(shù);
(2)若在1s末時把水平推力改為140N,計算物體一共能夠滑動的位移。
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【題目】在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗中,首先要按圖(甲)接線,以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系;然后再按圖(乙)將電流表與B連成一個閉合回路,將A與電池、滑動變阻器和開關(guān)串聯(lián)成另一個閉合電路.在圖(甲)中,當(dāng)閉合S時,觀察到電流表指針向左偏(不通電時指針停在正中央).在圖(乙)中:
(1)將S閉合后,將螺線管A插入螺線管B的過程中,電流表的指針將(填“向左”“向右”或“不發(fā)生”,下同)偏轉(zhuǎn);
(2)螺線管A放在B中不動,電流表的指針將偏轉(zhuǎn);
(3)螺線管A放在B中不動,將滑動變阻器的滑動觸片向右滑動時,電流表的指針將偏轉(zhuǎn);
(4)螺線管A放在B中不動,突然切斷開關(guān)S時,電流表的指針將偏轉(zhuǎn).
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為10kg的物體靜止在水平桌面上,物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,現(xiàn)對其施加水平向左的拉力F,(已知重力加速度g=10m/s2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)以下說法正確的是( 。
A. 物體對桌面的壓力就是木塊所受的重力,施力物體是地球
B. 物體對桌面的壓力是彈力,是由于桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生的
C. 若拉力F=12N,物體受到的摩擦力大小為20N,方向向右
D. 若拉力F=22N,物體受到的摩擦力大小為20N,方向向右
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【題目】一含有理想變壓器的電路如圖所示,圖中電阻R1 , R2和R3的阻值分別為3Ω,1Ω,4Ω,A為理想交流電流表,U為正弦交流電壓源,輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時,電流表的示數(shù)為I;當(dāng)S閉合時,電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為( )
A.2
B.3
C.4
D.5
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【題目】如圖所示,為測量勻加速直線運動的加速度,將寬度均為b的擋光片A、B固定在小車上,測得兩者間距為d.
(1)當(dāng)小車向左勻加速直線運動時,測得A、B兩擋光片先后經(jīng)過光電門的時間分別為△t1和△t2,則A擋光片經(jīng)光電門時的瞬時速度vA=_____,小車的加速度a=_____.
(2)本實驗中為減小實驗誤差,可采用的方法有_____.
A.增大兩擋光片寬度b
B.減小兩擋光片寬度b
C.增大兩擋光片間距d
D.減小兩擋光片間距d.
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【題目】如圖所示,質(zhì)量M=0.040kg的靶盒A靜止在光滑水平導(dǎo)軌上的O點,水平輕質(zhì)彈簧一端栓在固定擋板P上,另一端與靶盒A連接.Q處有一固定的發(fā)射器B,它可以瞄準(zhǔn)靶盒發(fā)射一顆水平速度為v0=50m/s,質(zhì)量m=0.010kg的彈丸,當(dāng)彈丸打入靶盒A后,便留在盒內(nèi),碰撞時間極短.不計空氣阻力.求:
(1)彈丸進入靶盒A后,彈丸與靶盒A的共同速度設(shè)為v;
(2)彈丸進入靶盒A后,彈簧的最大彈性勢能為多少?
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【題目】如圖1為驗證機械能守恒定律的實驗中,質(zhì)量m=1kg的重物自由下落,在紙帶上打出了一系列的點,如圖2所示,相鄰記數(shù)點間的時間間隔為0.04s,長度單位是cm,g取9.8m/s2 . 則:
(1)在該實驗中,下面敘述正確的是
A.應(yīng)用天平稱出重物的質(zhì)量
B.應(yīng)當(dāng)選用點跡清晰,第一、二兩點距離約2mm的紙帶進行測量
C.操作時應(yīng)先放紙帶,后接通電源
D.打點計時器應(yīng)接在直流電源上
(2)驗證機械能守恒定律的實驗步驟有:
①把打點計時器安裝在鐵架臺上,用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點計時器接好.
②重復(fù)上一步的過程,打三到五條紙帶.
③把紙帶的一端用夾子固定在重錘上,另一端穿過打點計時器的限位孔,用手豎直提起紙帶,使重錘停靠在打點計時器附近.
④用公式vn= ,計算出各點的瞬時速度v1、v2、v3、…并記錄在表格中.
⑤接通電源,待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶,讓重錘自由下落,打點計時器在紙帶上打出一系列的點.
⑥計算各點的重力勢能的減少量mghn和動能的增加量 mvn2 , 并進行比較,看是否相等,將數(shù)值填入表格內(nèi).
⑦選擇一條點跡清晰的紙帶,在起始點標(biāo)上O,以后各點依次為1、2、3、…用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1、h2、h3、…記入表格中.
上述步驟合理的順序應(yīng)該是 .
(3)從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,如圖2所示(其中一段紙帶圖中未畫出).
圖中O點為打出的起始點,且速度為零.選取在紙帶上打出的點A、B、C、D作為計數(shù)點,并測出A、B、C、D點距起始點O的距離如圖所示.由此可計算出物體下落到B點時勢能的變化量△EP=J(保留三位有效數(shù)字),動能的增加量△Ek=J(保留三位有效數(shù)字).
(4)該同學(xué)利用自己在做該實驗時打出的紙帶,測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h,算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v,以h為橫軸,以v2為縱軸畫出了如圖3的圖線.若圖線的斜率為k,則可知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俚谋磉_式為 , 圖線不經(jīng)過原點的可能原因是 .
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