【題目】如圖所示,P1Q1P2Q2和M1N1M2N2為水平放置的兩足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌,整個(gè)裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,P1Q1與M1N1間的距離為L1=1.0 m,P2Q2與M2N2間的距離為L2=0.5 m,兩導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì).質(zhì)量均為m=0.2 kg的兩金屬棒ab、cd放在導(dǎo)軌上,運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,并與導(dǎo)軌形成閉合回路.已知兩金屬棒位于兩導(dǎo)軌間部分的電阻均為R=1.0 Ω;金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,且與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.取重力加速度大小g=10 m/s2.
(1)在t=0時(shí)刻,用垂直于金屬棒的水平外力F向右拉金屬棒cd,使其從靜止開始沿導(dǎo)軌以a=5.0 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),金屬棒cd運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng)?
(2)若用一個(gè)適當(dāng)?shù)乃酵饬?/span>F0(未知)向右拉金屬棒cd,使其速度達(dá)到v2=20 m/s后沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)金屬棒ab也恰好以恒定速度沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),求金屬棒ab沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的速度大小和金屬棒cd勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)水平外力F0的功率;
(3)當(dāng)金屬棒ab運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌Q1N1位置時(shí)剛好碰到障礙物而停止運(yùn)動(dòng),并將作用在金屬棒cd上的水平外力改為F1=0.4 N,此時(shí)金屬棒cd的速度變?yōu)?/span>v0=30 m/s,經(jīng)過一段時(shí)間金屬棒cd停止運(yùn)動(dòng),求金屬棒ab停止運(yùn)動(dòng)后金屬棒cd運(yùn)動(dòng)的距離.
【答案】(1)2 s (2)v1=5 m/s 12 W (3)225 m
【解析】
本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、牛頓第二定律及動(dòng)量的綜合問題,意在考查考生的分析綜合能力.
(1)設(shè)金屬棒cd運(yùn)動(dòng)t時(shí)間金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知,此時(shí)金屬棒cd的速度v=at
金屬棒cd產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E2=BL2v
則通過整個(gè)回路的電流
金屬棒ab所受安培力
金屬棒ab剛要開始運(yùn)動(dòng)的臨界條件為FA1=μmg
聯(lián)立解得
(2)設(shè)金屬棒cd以速度v2=20 m/s沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬棒ab沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v1,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=BL2v2-BL1v1
此時(shí)通過回路的電流
金屬棒ab所受安培力
解得v1=5 m/s
以金屬棒cd為研究對(duì)象,則有
水平外力F0的功率為P0=F0v2=12 W
(3)對(duì)于金屬棒cd根據(jù)動(dòng)量定理得
設(shè)金屬棒ab停止運(yùn)動(dòng)后金屬棒cd運(yùn)動(dòng)的距離為x,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得
根據(jù)閉合電路歐姆定律
聯(lián)立解得:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。圖中水平氣墊導(dǎo)軌上裝有光電門C和D,滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上,位置如圖所示,A的右側(cè)裝有橡皮泥,B的左側(cè)裝有撞針,如果A與B相撞,兩滑塊會(huì)“粘”在一起。A滑塊上方固定有遮光片,測(cè)出其寬度為d,光電門C、D分別連接著光電計(jì)時(shí)器(圖中未畫出),可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間。
(1)該實(shí)驗(yàn)方案中,下列說法正確的有______。
A.要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌,確保導(dǎo)軌水平
B.A的初始位置應(yīng)盡可能靠近B
C.遮光片的寬度適當(dāng)窄一些有利于減小誤差
D.A的質(zhì)量一定要大于B的質(zhì)量
(2)測(cè)出A(含橡皮泥)的質(zhì)量、B(含撞針)的質(zhì)量,給A一個(gè)向右的初速度,光電計(jì)時(shí)器記錄了A的遮光片通過光電門C的時(shí)間為t1,通過D的時(shí)間為t2,若滿足關(guān)系式_____(用題中所給物理量符號(hào)表示),則說明碰撞中A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
(3)若不測(cè)量遮光片的寬度,此方案________(填“能”或“不能”)驗(yàn)證兩滑塊A、B在碰撞過程中動(dòng)量是否守恒。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】圖1為沿斜坡向上行駛的汽車,當(dāng)汽車以牽引力F向上運(yùn)動(dòng)時(shí),汽車的機(jī)械能E與位移x的關(guān)系如圖2所示(AB段為曲線),汽車與斜面間的摩擦忽略不計(jì)。下列說法正確的是( 。
A.0~x1過程中,汽車所受拉力逐漸增大
B.x1~x2過程中,汽車速度可達(dá)到最大值
C.0~x3過程中,汽車的動(dòng)能一直增大
D.x1~x2過程中,汽車以恒定的功率運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】全球首創(chuàng)超級(jí)電容儲(chǔ)存式現(xiàn)代電車在中國(guó)寧波基地下線,沒有傳統(tǒng)無(wú)軌電車的“辮子”,沒有尾氣排放,乘客上下車的 30 秒內(nèi)可充滿電并行駛 5 公里以上,剎車和下坡時(shí)可把 80%的剎車能量轉(zhuǎn)化成電能回收儲(chǔ)存再使用,如圖為使用“3V、12000F”石墨烯納米混合型超級(jí)電容器的電車, 下列說法正確的是( )
A.該電容器的容量為 36000A·h
B.電容器放電,電量逐漸減少到 0,電容不變
C.電容器放電,電量逐漸減少到 0,電壓不變
D.若 30s 能充滿,則充電平均電流為 3600A
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,空間存在一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為,且電場(chǎng)方向與磁場(chǎng)方向垂直。在電磁場(chǎng)的空間中有一足夠長(zhǎng)的固定粗糙絕緣桿,與電場(chǎng)正方向成60夾角且處于豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球套在絕緣桿上。若給小球一沿桿向下的初速度v0,小球恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。已知小球電量保持不變,重力加速度為g,則以下說法正確的是( )
A. 小球的初速度為
B. 若小球的初速度為,小球?qū)⒆黾铀俣炔粩嘣龃蟮臏p速運(yùn)動(dòng),最后停止
C. 若小球的初速度為,小球?qū)⒆黾铀俣炔粩嘣龃蟮臏p速運(yùn)動(dòng),最后停止
D. 若小球的初速度為,則運(yùn)動(dòng)中克服摩擦力做功為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】圖1所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波動(dòng)圖象,圖2所示為該波中x=1.5m處質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象,下列說法正確的是
A. 該波的波速為2m/s
B. 該波一定沿x軸負(fù)方向傳播
C. t= 1.0s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的加速度最小,速度最大
D. 圖1所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻可能是t=0.5s
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】等離子氣流由左方連續(xù)以v0射入Pl和P2兩板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab直導(dǎo)線與Pl、P2相連接,線圈A與直導(dǎo)線cd連接.線圈A 內(nèi)有隨圖乙所示的變化磁場(chǎng).且磁場(chǎng)B 的正方向規(guī)定為向左,如圖甲所示,則下列敘述正確的是
A. 0~ls內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥 B. 1~2s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引
C. 2~3s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引 D. 3~4s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,光滑銅環(huán)水平固定,半徑為,長(zhǎng)為、電阻為的銅棒OA的一端在銅環(huán)的圓心O處,另一端與銅環(huán)良好接觸,整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,F(xiàn)使銅棒OA以角速度逆時(shí)針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),A端始終在銅環(huán)上,定值電阻的阻值為,上方導(dǎo)線與O點(diǎn)連接,下方導(dǎo)線與銅環(huán)連接,其他電阻不計(jì)。下列說法正確的是( )
A.O點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)的電勢(shì)高
B.回路中通過的電流為
C.該定值電阻兩端的電壓為
D.該定值電阻上的熱功率為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】氫原子的能級(jí)如圖所示。原子從能級(jí) n=4 向 n=2 躍遷所放出的光子,正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng),F(xiàn)有一群處于n=4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)所發(fā)出的光照射該金屬。普朗克常量h 6.631034Js,求:
(1)該金屬的逸出功為多少?截止頻率是多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(2)一群處于 n=4的能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷,可以輻射幾種頻率的光子?在輻射出的各種頻率的光子中,能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率共有多少種?
(3)這些光子使該金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),產(chǎn)生光電子最大初動(dòng)能的最大值是多少。
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