【題目】如圖1所示,MN、PQ兩條平行的固定光滑金屬軌道與水平面夾角為θ=30°,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強度大小為B=0.5T.金屬桿ab水平放置在軌道上,且與軌道垂直,金屬桿ab接入電路的阻值r=2Ω,金屬桿的質(zhì)量m=0.2kg.已知軌道間距L=2m,取重力加速度g=10m/s2 , 軌道足夠長且電阻不計.現(xiàn)從靜止釋放桿ab,則:
(1)當(dāng)電阻箱接入電路的電阻為0時,求桿ab勻速下滑時的速度大。
(2)若不斷改變電阻箱的阻值R,試在圖2中畫出桿最終勻速下滑速度vm與電阻箱阻值R的圖象;
(3)若變阻箱R=4Ω,當(dāng)金屬桿ab運動的速度為最終穩(wěn)定速度的一半時,ab棒消耗的電功率多大.
【答案】
(1)解:設(shè)桿勻速下滑的速度為v,桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=BLv;
由閉合電路的歐姆定律得:I= ,
桿勻速下滑時滿足:mgsinθ﹣BIL=0,
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:v=2m/s;
答:當(dāng)電阻箱接入電路的電阻為0時,求桿ab勻速下滑時的速度大小為2m/s;
(2)解:改變R,勻速時根據(jù)平衡條件可得:mgsinθ=BI′L= ,
代入數(shù)據(jù)解得函數(shù)關(guān)系式為:vm=2+R,
vm與電阻箱阻值R的圖象如下圖;
答:若不斷改變電阻箱的阻值R,畫出桿最終勻速下滑速度vm與電阻箱阻值R的圖象見解析;
(3)解:由vm=2+R知變阻箱取4Ω時金屬桿最終穩(wěn)定速度為:v=6m/s,
金屬桿ab運動的速度為最終穩(wěn)定速度的一半時,桿所產(chǎn)生的電動勢為:E= BLv,
ab棒消耗的電功率為:P=I′2r,
閉合電路的歐姆定律得:I′=
聯(lián)立解得:P=0.5W.
答:若變阻箱R=4Ω,當(dāng)金屬桿ab運動的速度為最終穩(wěn)定速度的一半時,ab棒消耗的電功率為0.5W.
【解析】(1)根據(jù)桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電流,由此求解安培力大小,再根據(jù)平衡條件求解速度大小;(2)改變R,根據(jù)平衡條件最大速度的表達(dá)式,由此得到vm與電阻箱阻值R的圖象;(3)求出金屬桿ab運動的速度為最終穩(wěn)定速度的一半時桿所產(chǎn)生的電動勢,根據(jù)閉合電路的歐姆定律和電功率的計算公式求解.
【考點精析】本題主要考查了電磁感應(yīng)與電路的相關(guān)知識點,需要掌握用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向;畫等效電路;運用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解才能正確解答此題.
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【題目】為了描繪小燈泡的伏安特性曲線,某同學(xué)設(shè)計了如下的實驗電路,已知小燈泡的規(guī)格為“, ”。
(1)閉合電建前,應(yīng)將電路圖中的滑動變阻器的滑片移到______(填“a”或“b”)端。根據(jù)連接好的實物圖,調(diào)節(jié)滑動變阻器,記錄多組電壓表和電流表的讀數(shù),作出的圖線如圖甲中實線所示,由圖線分析可知,小燈泡的電阻隨溫度的升高而______(填“增大”或“減小”)。若某次電流表的示數(shù)如圖乙所示,則此時小燈泡的功率為____W(保留兩位有效數(shù)字)。
(2)若圖像中的虛線Ⅰ或Ⅱ表示小燈泡真實的伏安特性曲線,與實驗中得到的實線相比,虛線_____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其真實的伏安特性曲線。
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【題目】如圖,固定的水平長直細(xì)導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框處在豎直平面內(nèi)緊靠導(dǎo)線但不接觸,線框從圖示實線位置由靜止釋放,在下落到虛線位置的過程中,下列說法正確的有( )
A.穿過線框的磁通量保持不變
B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變
C.線框所受安掊力的方向發(fā)生變化
D.線框的機械能不斷減小
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【題目】如圖所示,有一矩形區(qū)域abcd,水平方向ab邊長L1= m,豎直方向ad邊長L2=1m,一電荷量為q=1×10﹣5C,質(zhì)量為m=6×10﹣6kg的帶正電的粒子由a點沿ab方向以大小為2m/s的速度v進(jìn)入該區(qū)域.當(dāng)該區(qū)域存在與紙面垂直的勻強磁場時,粒子的運動軌跡恰好通過該區(qū)域的幾何中心O點,不計粒子的重力,求:
(1)粒子在磁場區(qū)域運動的半徑大;
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小和方向;
(3)粒子通過磁場區(qū)域所用的時間.
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【題目】在《用打點計時器測速度》實驗中,
(1)下列說法正確的是________.
A.電磁打點計時器應(yīng)用低壓交流電源
B.先閉合電源開關(guān),讓打點計時器正常工作時,再拖動紙帶
C.紙帶上的打點密集,說明紙帶運動速度較大
D.從紙帶上能看清的點開始選擇計數(shù)點,并測量處理數(shù)據(jù)
(2)如圖所示為某同學(xué)在研究勻變速直線運動的實驗中所選用的一段打點紙帶,在實驗得到的紙帶上確定五個計數(shù)點A、B、C、D、E,每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出,測得AB間的距離為x1=3.61cm,BC間的距離為x2=4.41cm,CD間的距離為x3=5.20cm,DE間的距離為x4=5.99cm(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
①D點的瞬時速度vD=____________m/s;
②小車的加速度a=_______________m/s2.
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【題目】如圖所示,一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1=1000匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,交流電源的電動勢e=311sin(100πt) V(不考慮其內(nèi)阻),電阻R=88Ω,電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計( )
A.電壓表的示數(shù)為62.2 V
B.電流表的示數(shù)為2.5 A
C.通過R的電流最大值為0.5 A
D.變壓器的輸入電功率為22 W
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【題目】在2016年里約奧運跳水比賽中,中國跳水夢之隊由吳敏霞領(lǐng)銜包攬全部8枚金牌。假設(shè)質(zhì)量為m的跳水運動員從跳臺上以初速度v0向上跳起,跳水運動員從跳臺上起跳到入水前重心下降H,入水后受水阻力而速度減為零,不計跳水運動員水平方向的運動,運動員人水后到速度為零時重心下降h,不計空氣阻力,重力加速度g,則( )
A. 運動員從跳臺上起跳到入水前受到合外力沖量大小為
B. 水對運動員阻力的沖量大小為
C. 運動員克服水的阻力做功為mgH +
D. 運動員從跳起到入水后速度減為零的過程中機械能減少量為mg(H +h) +
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【題目】如圖所示,一矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,在ad邊中點O以某一初速度,垂直磁場向里射入一帶正電的粒子.已知粒子質(zhì)量為m,電量為q,ad邊長為L,ab邊足夠長,粒子重力不計.
(1)若粒子垂直ad邊射入恰好能從a點離開磁場,求初速度v1;
(2)若此正粒子方向如圖與ad邊夾角為θ=30°射入磁場(v2大小未知),恰好在磁場內(nèi)經(jīng)過下邊界cd邊緣,最終從ab邊上某點射出磁場,求這種情況下粒子在磁場中運動的時間t.
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【題目】我國已先后成功發(fā)射了飛行器“天宮一號”和飛船“神舟八號”,并成功地進(jìn)行了對接試驗,若“天宮一號”能在離地面約300km高的圓軌道上正常運行,下列說法中正確的是
A.“天宮一號”的發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度
B.對接前,“神舟八號”欲追上“天宮一號”,必須在同一軌道上點火加速
C.對接時,“神舟八號”與“天宮一號”的加速度大小相等
D.對接后,“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度
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