【題目】如圖所示,固定在水平面上的兩平行光滑金屬導軌MN、PQ間距為L=0.5m,處在豎直方向、磁感應強度大小為B=2T的勻強磁場中,導軌電阻不計。兩導體棒ab、cd垂直放在導軌上,且與導軌始終接觸良好,ab可在導軌上自由滑動,cd固定在導軌上,兩導體棒電阻均為R=0.1,導體棒ab的質(zhì)量為m=1Kg。t=0時刻,對靜止的導體棒ab施加一水平向右、大小為F=10N的拉力作用。在t=1s時刻,導體棒ab的加速度恰好為0,此時立即撤去力F。求:
(1)導體棒ab運動過程中的最大速度;
(2)從t=0到t=1s的過程中,導體棒cd產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)為使兩導體棒不相碰,在t=0時刻,兩導體棒間的距離至少為多大。
【答案】(1) (2)7J (3)2m
【解析】
(1)導體棒勻速運動時速度最大,根據(jù)安培力公式求出安培力,然后應用平衡條件求出最大速度.(2)對導體棒ab應用動量定理求出通過導體棒的電荷量,應用法拉第電磁感應定律求出平均感應電動勢,由歐姆定律求出感應電流,應用電流定義式求出導體棒運動的距離,然后應用動能定理求出安培力做功,再求出cd棒產(chǎn)生的焦耳熱.(3)應用動量定理、法拉第電磁感應定律、歐姆定律與電流定義式求出撤去力F后ab移動的距離,然后分析答題.
(1)導體棒速度最大時所受安培力:
由平衡條件得:
代入數(shù)據(jù)解得:vm=2m/s;
(2)從t=0到t=1s過程,對導體棒ab,由動量定理得:
其中:
代入數(shù)據(jù)解得:q=8C
由法拉第電磁感應定律得:
平均感應電流:,
電荷量:
代入數(shù)據(jù)解得:x=1.6m,
對導體棒ab,由動能定理得:
代入數(shù)據(jù)解得:W=14J,
從t=0到t=1s過程,導體棒cd產(chǎn)生的焦耳熱:
(3)撤去力F至ab速度變?yōu)榱氵^程,對ab由動量定理得:
其中:
電荷量:,
代入數(shù)據(jù)解得:x′=0.4m,
為使兩導體棒不相碰,在t=0時刻兩導體棒間的距離至少為:x0=x+x′=2m;
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【題目】黑光燈是滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設備,它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈,然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”。圖示是高壓電網(wǎng)的工作電路,其輸入電壓為有效值是220V的正弦交流電,經(jīng)變壓器輸出給電網(wǎng)使用。已知空氣的擊穿電場的電場強度為3000V/cm,要使害蟲瞬間被擊斃至少要1000V的電壓。為了能瞬間擊斃害蟲而又防止空氣被擊穿而造成短路,則( )
A. 變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最小值為
B. 變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最大值為
C. 電網(wǎng)相鄰兩極間距離須大于
D. 電網(wǎng)相鄰兩極間距離的最大值為3cm
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【題目】如圖所示,在水平通電直導線正下方,有一半圓形光滑弧形軌道,一導體圓環(huán)自軌道右側(cè)的P點無初速度滑下,下列判斷正確的是( 。
A. 圓環(huán)中將有感應電流產(chǎn)生
B. 圓環(huán)能滑到軌道左側(cè)與P點等高處
C. 圓環(huán)最終停到軌道最低點
D. 圓環(huán)將會在軌道上永遠滑動下去
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【題目】如圖所示,A球離地面高度為h,在A球由靜止開始下落的同時,小球B在地面上瞄準小球A射出,小球B射出時的速度v與水平方向成θ角。不計空氣阻力,則以下說法正確的是
A. A、B兩球一定會在空中相遇
B. 兩球在空中運動時,相同時間內(nèi)A球速度變化量大于B球的速度變化量
C. 兩球在空中運動時,相同時間內(nèi)A球速度變化量等于B球的速度變化量
D. 若A、B兩球能在空中相遇,則經(jīng)過的時間一定滿足
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【題目】如圖所示,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框,在導線框右側(cè)有一寬度為d(d>L)的條形勻強磁場區(qū)域,磁場的邊界與導線框的一邊平行,磁場方向豎直向下。導線框以某一初速度向右運動,t=0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,并以此位置開始計時并作為導線框位移x的起點,隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域。下列圖象中,可能正確描述上述過程的是
A. B. C. D.
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【題目】氫原子的能級如圖所示,一個處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷,下列說法正確的是( )
A. 氫原子可能發(fā)出3種不同頻率的光
B. 已知鉀的逸出功為2.22eV,則氫原子能從n=3能級躍遷到n=2能級釋放的光子可以從金屬鉀的表面打出光電子
C. 氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級釋放的光子能量最小
D. 氫原子由n=3能級躍遷到n=1能級時,產(chǎn)生的光電頻率最高,波長最短
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【題目】如圖所示,把A、B兩個相同的導電小球分別用長為0.10 m的絕緣細線懸掛于OA和OB兩點。用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸,棒移開后將懸點OB移到OA點固定。兩球接觸后分開,平衡時距離為0.12 m。已測得每個小球質(zhì)量是,帶電小球可視為點電荷,重力加速度,靜電力常量,則
A. 兩球所帶電荷量相等
B. A球所受的靜電力為1.0×10-2 N
C. B球所帶的電荷量為
D. A、B兩球連線中點處的電場強度為0
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【題目】空間有一沿x軸分布的電場,其電場強度E隨x變化的圖像如圖所示。-x1、x1、x2、x3是x軸上的四個點,下列說法中正確的是( )
A. -x1處的電勢比x1的電勢高
B. 將正電荷由-x1移到x2,電勢能先增大,后減小
C. 將一負電荷由-x1處由靜止釋放,若只受電場力作用,它將在-x1和x1之間往復運動
D. 負電荷在4個點中位于x2電勢能最大
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【題目】如圖甲所示,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示.若外接電阻的阻值R=9Ω,線圈的電阻r=1Ω,則下列說法正確的是( )
A. 線圈轉(zhuǎn)速為100π rad/s
B. 0.01s末穿過線圈的磁通量最大
C. 通過線圈的最大電流為10A
D. 伏特表的示數(shù)為90V
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