【題目】如圖所示,兩根傾斜直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置,它們所構(gòu)成的軌道平面與水平面之間的夾角θ=37,兩軌道之間的距離L=0.50m。一根質(zhì)量m=0.20kg的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,且接觸良好,整套裝置處于與ab棒垂直的勻強磁場中。在導(dǎo)軌的上端接有電動勢E=36V、內(nèi)阻r=1.6Ω的直流電源和電阻箱R。已知導(dǎo)軌與金屬桿的電阻均可忽略不計,sin37=0.60,cos37=0.80,重力加速度g=10m/s2。
(1)若金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦可忽略不計,當(dāng)電阻箱接入電路中的電阻R1=2.0Ω時,金屬桿ab靜止在軌道上。
①如果磁場方向豎直向下,求滿足條件的磁感應(yīng)強度的大。
②如果磁場的方向可以隨意調(diào)整,求滿足條件的磁感應(yīng)強度的最小值及方向;
(2)如果金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦不可忽略,整套裝置處于垂直于軌道平面斜向下、磁感應(yīng)強度大小B=0.40T的勻強磁場中,當(dāng)電阻箱接入電路中的電阻值R2=3.4Ω時,金屬桿ab仍保持靜止,求此時金屬桿ab受到的摩擦力f大小及方向。
【答案】(1)①0.30T;②0.24T;垂直于軌道平面斜向下;(2)0.24N;沿軌道平面向下。
【解析】
試題分析:(1)①設(shè)通過金屬桿ab的電流為I1,
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知: I1=E/(R1+r)
設(shè)磁感應(yīng)強度為B1,由安培定則可知金屬桿ab受安培力沿水平方向,金屬桿ab受力如答圖1。
對金屬桿ab,根據(jù)共點力平衡條件有:B1I1L=mgtanθ
解得: =0.30T
②根據(jù)共點力平衡條件可知,最小的安培力方向應(yīng)沿導(dǎo)軌平面向上,金屬桿ab受力如答圖2所示。
設(shè)磁感應(yīng)強度的最小值為B2,對金屬桿ab,根據(jù)共點力平衡條件有:
B2I1L=mgsinθ 解得: =0.24T
根據(jù)左手定則可判斷出,此時磁場的方向應(yīng)垂直于軌道平面斜向下。
(2)設(shè)通過金屬桿ab的電流為I2,
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知: I2=E/(R2+r)
假設(shè)金屬桿ab受到的摩擦力方向沿軌道平面向下,
根據(jù)共點力平衡條件有: BI2L=mgsinθ+f
解得: f=0.24N
結(jié)果為正,說明假設(shè)成立,摩擦力方向沿軌道平面向下。
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【題目】一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點靜止于光滑水平面上,從t=0時起,第1秒內(nèi)受到2 N的水平外力作用,第2秒內(nèi)受到同方向的1 N的外力作用.下列判斷中正確的是( )
A. 0~2 s內(nèi)外力的平均功率是 W B. 第2秒內(nèi)外力所做的功是J
C. 第2秒末外力的瞬時功率最大 D. 第1秒內(nèi)與第2秒內(nèi)質(zhì)點動能增加量的比值是
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【題目】2011年中俄聯(lián)合實施探測火星計劃,由中國負責(zé)研制的“螢火一號”火星探測器與俄羅斯研制的“福布斯一土壤”火星探測器一起由俄羅斯“天頂”運載火箭發(fā)射前往火星.已知火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9,火星的半徑約為地球半徑的1/2.下列關(guān)于火星探測器的說法中正確的是( )
A. 發(fā)射速度只要大于第一宇宙速度即可
B. 發(fā)射速度只有達到第三宇宙速度才可以
C. 發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
D. 火星探測器環(huán)繞火星運行的最大速度為地球第一宇宙速度的
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【題目】如圖,一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點,下端系一質(zhì)量m=1.0 kg的小球。現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當(dāng)它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球平拋后落在水平地面上的C點。地面上的D點與OB在同一豎直線上,已知繩長L=1.0 m,B點離地高度H=1.0 m,A、B兩點的高度差h=0.5 m,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣影響,求:
(1)地面上DC兩點間的距離s;
(2)輕繩所受的最大拉力大小。
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【題目】如圖所示,半徑為、質(zhì)量為m的小球用兩根不可伸長的輕繩a、b連接(繩子的延長線經(jīng)過球心),兩輕繩的另一端系在一根豎直桿的A、B兩點上,A、B兩點相距為l,當(dāng)兩輕繩伸直后,A、B兩點到球心的距離均為l。當(dāng)豎直桿以自己為軸轉(zhuǎn)動并達到穩(wěn)定時(輕繩a、b與桿在同一豎直平面內(nèi))。求:
(1)豎直桿角速度ω為多大時,小球恰好離開豎直桿?
(2)當(dāng)豎直桿角速度ω=時,輕繩a的張力Fa為多大?
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【題目】如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計相連,靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一個固定在P點的點電荷,以E表示兩板間的電場強度,Ep表示點電荷在P點的電勢能,θ表示靜電計指針的偏角。若保持下極板不動,將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置,則
A. θ增大,E增大 B. θ增大,Ep不變
C. θ減小,Ep增大 D. θ減小,E不變
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【題目】如圖所示為J0411多用電表示意圖,其中A、B、C為三個可調(diào)節(jié)的部件,某同學(xué)在實驗室中用它測量一阻值約為 的電阻,他測量的操作步驟如下:
(1)調(diào)節(jié)可調(diào)部件___________,使電表指針指向___________。
(2)調(diào)節(jié)可調(diào)部件B,使它的尖端指向____________位置。
(3)將紅、黑表筆分別插入正、負插孔中,兩筆尖相互接觸,調(diào)節(jié)可動部件_________,使電表指針指向歐姆零刻度位置。
(4)將兩只表筆分別與待測電阻兩端相接,進行測量讀數(shù)。
(5)換測另一阻值為的電阻時,應(yīng)調(diào)節(jié)B,使它的尖端指向“”的位置,此時還必須重復(fù)步驟_______,才能進行測量,若電表讀數(shù)如圖所示,則該待測電阻的阻值是______________。
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【題目】下列說法中正確的是( )
A. 若電荷在某處不受電場力作用,則該處電場強度一定為零
B. 若電荷在某處不受磁場力作用,則該處的磁感應(yīng)強度一定為零
C. 將通電導(dǎo)體置于勻強磁場中,若導(dǎo)體長度和電流大小一定,那么導(dǎo)體所受的安培力大小也是一定的
D. 在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,長為L、電流為I的通電直導(dǎo)線所受到的安培力的大小,介于零(含零)和BIL(含BIL)之間
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【題目】電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路,當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時,下列說法正確的是( )
A. 電流表讀數(shù)增大
B. 電流表讀數(shù)減小
C. 電壓表讀數(shù)增大
D. 電壓表讀數(shù)減小
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