【題目】在小車上豎直固定著一個高h=0.05m、總電阻R=10 、 n=100匝的閉合矩形線圈,且小車與線圈的水平長度 相同.現(xiàn)線圈和小車一起在光滑的水平面上運動,速度為 ,隨后穿過與線圈平面垂直,磁感應強度B=1.0T的水平有界勻強磁場,方向垂直紙面向里,如圖(a)所示.已知小車運動(包括線圈)的速度v隨車的位移s變化的v---s圖象如圖(b)所示.求:
(1)小車的水平長度L和磁場的寬度d;
(2)小車的位移s=10cm時線圈中的電流大小I;
(3)線圈和小車通過磁場的過程中克服安培力做的功.
【答案】(1) ; (2) (3)
【解析】試題分析:線圈進入磁場,線圈中有感應電流受安培力作用,小車做減速運動速度v隨位移s減小,當線圈完全進入磁場,線圈中感應電流消失,小車做勻速運動.結合圖象的信息,讀出小車的水平長度l,根據(jù)小車的運動情況,求磁場的寬度d。
(1) 由圖可知,從s=5cm開始,線圈進入磁場,線圈中有感應電流,受安培力作用,小車做減速運動,速度隨位移減小,當s=15cm時,線圈完全進入磁場,線圈中感應電流消失,小車做勻速運動.因此小車的水平長度cm,
當s=30cm時,線圈開始離開磁場 ,則
;
(2) 當s=10cm時,由圖象中可知線圈右邊切割磁感線的速度
由閉合電路歐姆定律得線圈中的電流
解得:;
(3) 設小車和線圈的質(zhì)量為m.在線圈進入磁場和離開磁場過程中的一小段時間,內(nèi)安培力的沖量大小為
由動量定理得:
又因為,所以有
是v-s圖的斜率,由圖中可以看出線圈進入磁場和離開磁場過程中
小車和線圈的質(zhì)量為:
由圖知,線圈左邊離開磁場時,小車的速度為
線圈進入磁場和離開磁場時,
克服安培力做功等于線圈和小車的動能減少量
點晴:本題關鍵要根據(jù)速度的變化分析磁場寬度,同時要結合力和運動的關系進行分析求解,明確安培力對物體運動的影響。
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【題目】如圖甲所示,兩電阻不計的平行光滑金屬導軌傾斜放置,傾角=37°,導軌間距d=0.4m,下端接有定值電阻R0=4Ω,在導軌的CDEF矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直于導軌向上的勻強磁場,xDE=5m,該勻強磁場的磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示,現(xiàn)將一金屬棒在導軌上端由靜止釋放,金屬棒電阻R=1Ω,經(jīng)t=1s金屬棒運動到EF位置并開始做勻速運動,取g=10m/s2,sin37°=0.6,求:
(1)01s和12s時間內(nèi)通過金屬棒中的電流分別為多大;
(2)金屬棒的質(zhì)量及02s時間內(nèi)金屬棒中產(chǎn)生的熱量。
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【題目】如圖所示,邊長為2a的正方形ABCD的中心在直角坐標系xOy的原點O,AD平行于x軸,電荷量為-q的點電荷固定在G點(-2a,0),電荷量為+q的點電荷固定在H點(2a,0)。電荷量為+Q的點電荷在外力作用下從A點沿AD運動到D點,再沿DC運動到C點。則
A. A、B兩點的電場強度大小相等
B. A、B兩點的電場強度方向相同
C. 點電荷+Q從A到D的過程中,電勢能增加
D. 點電荷+Q從D到C的過程中,電勢能保持不變
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【題目】在學校開展的一次科技活動中,某同學為了用打點計時器驗證動量守恒定律,他設計了一個實驗,裝置如圖甲所示,他在長木板右端墊著薄木片平衡摩擦力后,再在小車A后面連上紙帶,前端粘有強力雙面膠,然后推動小車A使之做勻速直線運動,到達長木板下端時與原來靜止的小車B發(fā)生碰撞并粘合在一起繼續(xù)做勻速直線運動,電磁打點計時器所用電源的頻率為f。
(1)選擇一條比較理想的紙帶,每間隔4個點取一個計數(shù)點,并測得各計數(shù)點間的距離標在紙帶上(如圖乙所示),A為運動的起點,則應選______段來計算A碰撞前的速度。應選____________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)。
(2)小車A的質(zhì)量為m1,小車B的質(zhì)量為m2,則碰撞前兩小車的總動量為P1=_________,碰撞后兩小車的總動量P2=__________。(用m1、m2、x1、x2、x3、x4和f表達)
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【題目】如圖所示,兩個水平放置的平行板電容器,A板用導線與M板相連,B板和N板都接地.讓A板帶電后,在兩個電容器間分別有P、Q兩個帶電油滴都處于靜止狀態(tài).A、B間電容為C1,電壓為U1,帶電量為Q1;M、N間電容為C2,電壓為U2,帶電量為Q2.若將B板稍向下移,下列說法正確的( )
A. P向下動,Q向上動
B. U1減小,U2增大
C. Q1減小,Q2增大
D. C1減小,C2增大
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【題目】如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端與置于水平面上質(zhì)量為m 的物體P接觸,但未與物體P連接,彈簧水平且無形變,F(xiàn)對物體P施加一個水平向右的瞬間沖量,大小為I0,測得物體P向右運動的最大距離為x0,之后物體P被彈簧彈回最終停在距離初始位置左側2x0處。已知彈簧始終在彈簧彈性限度內(nèi),物體P與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,下列說法中正確的是 ( )
A. 物體P與彈簧作用的過程中,系統(tǒng)的最大彈性勢能
B. 彈簧被壓縮成最短之后的過程,P先做加速度減小的加速運動,再做加速度減小的減速運動,最后做勻減速運動
C. 最初對物體P施加的瞬時沖量
D. 物體P整個運動過程,摩擦力的沖量與彈簧彈力的沖量大小相等、方向相反
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【題目】有一根長陶瓷管,其表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜,管的兩端有導電箍M和N,如圖(a)所示。用多用電表電阻擋測得MN間的電阻膜的電阻約為100。陶瓷管的直徑遠大于電阻膜的厚度。
某同學利用下列器材設計了一個測量該電阻膜厚度d的實驗。
A.毫米刻度尺
B.游標卡尺(20分度)
C.電流表A1(量程0一50 mA,內(nèi)阻約10)
D.電流表A2(量程O~0.6A,內(nèi)阻約0.6)
E.電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約5 k)
F.電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約15 k)
G.滑動變阻器R1(阻值范圍0一20,額定電流1.5A)
H.滑動變阻器R2(阻值范圍0一100,額定電流1A)
I.電源E(電動勢6V,內(nèi)阻可不計)
J.開關一個,導線若干
他用毫米刻度尺測出電阻膜的長度為l,用游標卡尺測量該陶瓷管的外徑,其示數(shù)如圖(b)所示,該陶瓷管的外徑D= cm;
為了比較準確地測量電阻膜的電阻,且調(diào)節(jié)方便,實驗中應選用電流表 ,電壓表 ,滑動變阻器 ;(填寫器材前面的字母代號)
在方框中畫出實驗電路圖;
連接好電路后移動滑片,閉合開關。改變滑動變阻器接人電路的電阻,記錄多組電壓表的讀數(shù)和電流表的讀數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)做出電壓—電流圖像(題圖線為一條直線),并計算出圖線的斜率為k。若鍍膜材料的電阻率為,計算電阻膜厚度d的數(shù)學表達式為d= (用題目給出的已知量符號或數(shù)學常數(shù)的符號表示)。
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【題目】如圖所示,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。
(1)下列說法中符合本實驗要求的是___________。
A.安裝軌道時,軌道末端必須水平
B.必要的測量儀器有天平、刻度尺和秒表
C.入射球必須比靶球質(zhì)量大,且二者的直徑必須相同
D.在同一組實驗的不同碰撞中,每次入射球必須從同一位置由靜止釋放
(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的豎直投影。實驗時,先讓入射小球多次從S位置由靜止釋放,找到其平均落地點的位置。然后把靶球靜置于軌道的末端,再將入射小球從同一位置由靜止釋放,多次重復,并找到碰撞后兩球各自落地點的平均位置。用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置與O點的距離(線段OM、OP、ON的長度),分別用x1、x2、x3表示。入射小球的質(zhì)量m1,靶球的質(zhì)量為m2,若滿足關系式__________,則兩球碰撞前后系統(tǒng)動量守恒。
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【題目】在物理學的發(fā)展過程中,科學家們創(chuàng)造出了許多物理學研究方法,以下關于所用物理學研究方法的敘述正確的是
A. 牛頓運動定律是研究動力學問題的基石,牛頓運動定律都能通過現(xiàn)代的實驗手段直接驗證
B. 在伽利略的斜面實驗中將可靠的事實和科學抽象思維有機結合起來反映自然規(guī)律,開創(chuàng)了物理學的研究方法
C. 將一個鐵球放在墻角處判斷兩個接觸面的支持力較困難,若在兩個接觸面處放上海綿墊來觀察海綿的凹陷來判斷較容易,這里采用的是轉(zhuǎn)化和控制變量的方法
D. 公式中的U和I有因果關系,公式中的和E有因果關系,同理中的和a有因果關系
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