【題目】(1)如圖1所示,固定于水平面上的金屬框架abcd,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中.金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動.框架的ab與dc平行,bc與ab、dc垂直.MN與bc的長度均為l,在運(yùn)動過程中MN始終與bc平行,且與框架保持良好接觸.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.
a. 請根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,推導(dǎo)金屬棒MN中的感應(yīng)電動勢E;
b. 在上述情景中,金屬棒MN相當(dāng)于一個(gè)電源,這時(shí)的非靜電力與棒中自由電子所受洛倫茲力有關(guān).請根據(jù)電動勢的定義,推導(dǎo)金屬棒MN中的感應(yīng)電動勢E.
(2)為進(jìn)一步研究導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的過程,現(xiàn)構(gòu)建如下情景:如圖2所示,在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,一內(nèi)壁光滑長為l的絕緣細(xì)管MN,沿紙面以速度v向右做勻速運(yùn)動.在管的N端固定一個(gè)電量為q的帶正電小球(可看做質(zhì)點(diǎn)).某時(shí)刻將小球釋放,小球?qū)毓苓\(yùn)動.已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,小球的重力可忽略.在小球沿管從N運(yùn)動到M的過程中,求小球所受各力分別對小球做的功.
【答案】(1)見解析 (2)洛倫茲力做功為0,管的支持力做功
【解析】
(1)如圖1所示,在一小段時(shí)間Dt內(nèi),金屬棒MN的位移
這個(gè)過程中線框的面積的變化量
穿過閉合電路的磁通量的變化量
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律
解得
如圖2所示,棒向右運(yùn)動時(shí),電子具有向右的分速度,受到沿棒向下的洛倫茲力
,f即非靜電力
在f的作用下,電子從M移動到N的過程中,非靜電力做功
根據(jù)電動勢定義
解得
(2)小球隨管向右運(yùn)動的同時(shí)還沿管向上運(yùn)動,其速度如圖3所示.小球所受洛倫茲力f合如圖4所示.將f合正交分解如圖5所示.
小球除受到洛倫茲力f合外,還受到管對它向右的支持力F,如圖6所示.
洛倫茲力f合不做功
沿管方向,洛倫茲力f做正功
垂直管方向,洛倫茲力是變力,做負(fù)功
由于小球在水平方向做勻速運(yùn)動,則
因此,管的支持力F對小球做正功
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【題目】如圖所示電路,在平行金屬板M,N內(nèi)部左側(cè)中央P有一質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì))以水平速度v0射入電場并打在N板的O點(diǎn).改變R1或R2的阻值,粒子仍以v0射入電場,則
A. 該粒子帶正電
B. 減少R2,粒子將打在O點(diǎn)左側(cè)
C. 增大R1,粒子在板間運(yùn)動時(shí)間不變
D. 減少R1,粒子將打在O點(diǎn)左側(cè)
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【題目】甲、乙兩輛汽車在平直公路上,從同一地點(diǎn)同時(shí)同向均做勻加速直線運(yùn)動,甲、乙速度的平方隨位移變化的圖象如圖所示,則( )
A.甲車的加速度比乙車的加速度小
B.在x=0.5m處甲、乙兩車的速度均為2m/s
C.在t=2s末甲、乙兩車相遇
D.在x=4m處甲、乙兩車不相遇
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【題目】如圖所示,質(zhì)量分別為3m和m的1、2兩物塊疊放在水平桌面上,物塊2與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ,物塊1與物塊2間的摩擦因數(shù)為2μ。物塊1和物塊2的加速度大小分別用a1、a2表示,物塊1與物塊2間的摩擦力大小用f1表示 ,物塊2與桌面間的摩擦力大小用f2表示,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當(dāng)水平力F作用在物塊1上,下列反映a和f變化的圖線正確的是
A. B.
C. D.
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為1kg的物體靜止于水平地面上,用大小為6.5N的水平恒力F作用在物體上,使物體由靜止開始運(yùn)動50m后撤去拉力F,此時(shí)物體的速度為20m/s,物體繼續(xù)向前滑行直至停止,g取10m/s2。求:
(1)物體與地面間的動摩擦因數(shù);
(2)物體運(yùn)動的總位移;
(3)物體運(yùn)動的總時(shí)間。
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【題目】如圖所示,正方形區(qū)域EFGH中有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)以一定的速度從EF邊的中點(diǎn)M沿既垂直于EF邊又垂直于磁場的方向射入磁場,正好從EH邊的中點(diǎn)N射出。若該帶電粒子的速度減小為原來的一半,其它條件不變,則這個(gè)粒子射出磁場的位置是
A. E點(diǎn) B. N點(diǎn)
C. H點(diǎn) D. F點(diǎn)
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【題目】太空垃圾是圍繞地球軌道的無用人造物體,如圖所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意圖,對此有如下說法,正確的是
A.太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞
B.離地越低的太空垃圾運(yùn)行周期越大
C.離地越高的太空垃圾運(yùn)行速率越大
D.離地越高的太空垃圾運(yùn)行加速度越小
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【題目】在“用傳感器觀察電容器的充電和放電”實(shí)驗(yàn)中,電路圖如圖甲。一位同學(xué)使用的電源電動勢為8.0V,測得電容器放電的i-t圖像如圖乙所示。
(1)若按“四舍五入(大于半格算一個(gè),小于半格舍去)”法, i-t圖線與兩坐標(biāo)軸包圍面積表示的物理意義是_______;電容器在全部放電過程中釋放的電荷量約為___________C;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算電容器的電容值為_____ F;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)如果將電阻R換一個(gè)阻值更大的電阻,則放電過程釋放的電荷量___________(選填“變多”、“不變”或“變少”)。
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【題目】如圖所示的坐標(biāo)系中, 第一象限內(nèi)存在與x軸成30°角斜向下的勻強(qiáng)電場, 電場強(qiáng)度E=400 N/C;第四象限內(nèi)存在垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場軸方向的寬度OA=20cm, y軸負(fù)方向無限大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B = l×10-4,F(xiàn)有—比荷為的正離子(不計(jì)重力),以某一速度v0從O點(diǎn)射入磁場, =60°,離子通過磁場后剛好從A點(diǎn)射出,之后進(jìn)入電場。
(1)求離子進(jìn)入磁場的速度的大小v0
(2)離子進(jìn)入電場后,經(jīng)多長時(shí)間再次到達(dá)x軸上
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