【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán),在M、N處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬軌道ME、NF相接,EF之間接有電阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I和II,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處由靜止下落,在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,設(shè)平行軌道足夠長(zhǎng)。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v1,下落到MN處的速度大小為v2。
(1)求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí)的加速度大小。
(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)II后棒中電流大小始終不變,求磁場(chǎng)I和II之間的距離h和R2上的電功率P2。
【答案】1)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象,棒在磁場(chǎng)I中切割磁感線,棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí),導(dǎo)體棒在重力與安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,得
mg-BIL=ma,式中l=r
式中=4R
由以上各式可得到
(2)當(dāng)導(dǎo)體棒ab通過磁場(chǎng)II時(shí),若安培力恰好等于重力,棒中電流大小始終不變,即
式中
解得
導(dǎo)體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
得
此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為
根據(jù)能量守恒定律,此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率,即
=
所以,=
【解析】試題分析:(1)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象,棒在磁場(chǎng)I中切割磁感線,棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí),導(dǎo)體棒在重力與安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,得
mg-BIL=ma,式中l=r
I=Blv1/R總
式中R總==4R
由以上各式可得到a=g-3B2r2v1/4mR
(2)當(dāng)導(dǎo)體棒ab通過磁場(chǎng)II時(shí),若安培力恰好等于重力,棒中電流大小始終不變,即
Mg=Bl×2r=4B2r2vt/R并
R并=3R
解得vt=3mgR/4B2r2
導(dǎo)體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
Vt2-v22=2gh
h=9m2gr2/32B4r4-v22/2g
此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為
PG=mgvt=3m2g2R/4B2r2
根據(jù)能量守恒定律,此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的功率
P電=P1+P2=PG=3m2g2R/4B2r2
所以P2="3" PG/4=9m2g2R/16B2r2
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在水平軌道右側(cè)安放半徑為R的豎直圓槽形光滑軌道,水平軌道的PQ段鋪設(shè)特殊材料,調(diào)節(jié)其初始長(zhǎng)度為L(zhǎng),水平軌道左側(cè)有一輕質(zhì)彈簧左端固定,彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài).小物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))從軌道右側(cè)以初速度v0沖上軌道,通過圓形軌道、水平軌道后壓縮彈簧并被彈簧以原速率彈回,經(jīng)水平軌道返回圓形軌道.已知R=0.2m,l=1.0m,v0=2 m/s,物塊A質(zhì)量為m=1kg,與PQ段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,軌道其他部分摩擦不計(jì),取g=10m/s2 . 求:
(1)物塊A與彈簧剛接觸時(shí)的速度大。
(2)物塊A被彈簧以原速率彈回返回到圓形軌道的高度.
(3)物塊A仍以v0從軌道右側(cè)沖上軌道,調(diào)節(jié)PQ段的長(zhǎng)度l,當(dāng)l滿足什么條件時(shí),物塊A能返回圓形軌道且能沿軌道運(yùn)動(dòng)而不會(huì)脫離軌道.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】跳傘運(yùn)動(dòng)員在直升飛機(jī)上做跳傘表演,當(dāng)飛機(jī)離地面224m高處相對(duì)靜止時(shí),運(yùn)動(dòng)員離開飛機(jī)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,立即打開降落傘,打開降落傘后運(yùn)動(dòng)員以12.5m/s2的加速度勻減速下降.為了運(yùn)動(dòng)員的安全,要求運(yùn)動(dòng)員落地的速度最大不得超過5m/s.(g=10m/s2)
(1)運(yùn)動(dòng)員著地時(shí)相當(dāng)于從多高處自由落下?
(2)運(yùn)動(dòng)員打開降落傘時(shí)離地面高度至少為多少?
(3)運(yùn)動(dòng)員在空中的最短時(shí)間為多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,水平傳送帶A、B兩端相距S=3.5m,工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1.工件滑上A端瞬時(shí)速度VA=4m/s,達(dá)到B端的瞬時(shí)速度設(shè)為VB , 則不正確的是( )
A.若傳送帶不動(dòng),則VB=3m/s
B.若傳送帶以速度V=4m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),VB=3m/s
C.若傳送帶以速度V=2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),VB=3m/s
D.若傳送帶以速度V=2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),VB=2m/s
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在兩塊帶電平行金屬板間,有一束電子沿Ox軸方向射入電場(chǎng),在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為OCD.已知2OA=AB,則電子在OC段和CD段動(dòng)能的增加量之比△EkC:△EkD為( )
A. 1:9 B. 1:3 C. 1:2 D. 1:8
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),他的操作步驟是:
①按圖1擺好實(shí)驗(yàn)裝置,其中小車質(zhì)量M=0.20kg,鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg.
②釋放小車,然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f=50Hz),打出一條紙帶.
(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條,如圖2所示.把打下的第一點(diǎn)記作0,然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1=0.004m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m…,他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2)作為小車所受合力算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W=J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),把打下第5點(diǎn)時(shí)的小車動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量,算得Ek= . (結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果,他沒能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”,且誤差很大.通過反思,他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下,其中正確的是
A.鉤碼質(zhì)量太大,使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多
B.沒有平衡摩擦力,使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多
C.釋放小車和接通電源的次序有誤,使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小
D.沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因.
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【題目】在空間中取坐標(biāo)系Oxy,在第一象限內(nèi)平行于y軸的虛線MN與y軸距離為d,從y軸到MN之間的區(qū)域充滿一個(gè)沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,如圖所示.初速可忽略的電子經(jīng)過一個(gè)電勢(shì)差U0未確定的電場(chǎng)直線加速后,從y軸上的A點(diǎn)以平行于x軸的方向射入第一象限區(qū)域,A點(diǎn)坐標(biāo)為(0,h).不計(jì)電子的重力.
(1)若電子經(jīng)過x軸時(shí)的坐標(biāo)為(2d,0),求加速電場(chǎng)的電勢(shì)差U0.
(2)加速電場(chǎng)的電勢(shì)差U0不同,電子經(jīng)過x軸時(shí)的坐標(biāo)也不同.試寫出電子經(jīng)過x軸時(shí)的坐標(biāo)與加速電場(chǎng)的電勢(shì)差U0的關(guān)系式.(只要求寫出結(jié)果,不需寫出過程)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一名消防隊(duì)員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中,沿著長(zhǎng)為12 m的豎立在地面上的鋼管向下滑。已知這名消防隊(duì)員的質(zhì)量為60 kg,他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速再減速下滑,滑到地面時(shí)速度恰好為零。如果他加速時(shí)的加速度大小是減速時(shí)的2倍,下滑的總時(shí)間為3 s,g取10 m/s2,那么該消防隊(duì)員( )
A. 加速與減速過程的位移之比為1∶4
B. 加速與減速過程的時(shí)間之比為1∶2
C. 下滑過程中的最大速度為4 m/s
D. 加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為2∶7
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法正確的是( )
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量
B.磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大
C.小磁針的N極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的受力方向,就是該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
D.一小段通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處所受安培力為零,該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
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