【題目】如圖1所示,平行金屬導(dǎo)軌 abcdef、a'b'c'd'e'f '分別固定在兩個(gè)豎直平面內(nèi),其中cf、c'f '在同一水平面上,間距d=0.6m,各段之間平滑連接,電阻不計(jì),傾斜段ab、a′b′粗糙,其長(zhǎng)度l1=2.25m,傾角為37°,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,其它部分光滑,bc、b′c′弧半徑r=1.75m,水平段cd長(zhǎng)度l2=1m,de、ef長(zhǎng)度適當(dāng)。在ee′右側(cè)適當(dāng)位置鎖定質(zhì)量m2=0.1kg、電阻R2=3Ω的導(dǎo)體棒PQ。在dd′正下方連一開關(guān),導(dǎo)線電阻不計(jì)。在cc′ee′區(qū)間分布勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,其變化規(guī)律如圖2,ee′右側(cè)區(qū)間分布B2=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向均豎直向上。
(1)在t=0時(shí)將電鍵閉合,同時(shí)將質(zhì)量為m1=0.4kg、電阻R=2Ω的導(dǎo)體棒MN從aa′位置由靜止釋放,求導(dǎo)體棒MN滑至位置bb′時(shí)的速度大小。兩棒均與導(dǎo)軌垂直,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(2)當(dāng)導(dǎo)體棒MN進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),立即斷開電鍵、解除PQ鎖定,假設(shè)磁場(chǎng)范圍足夠大,MN棒能兩次達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),求導(dǎo)體棒MN從開始運(yùn)動(dòng)到第一次達(dá)到勻速時(shí)所產(chǎn)生的焦耳熱。
(3)導(dǎo)體棒MN第二次達(dá)到勻速時(shí),若MN突然被鎖定,PQ還能再向前滑動(dòng)多遠(yuǎn)。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)導(dǎo)體棒MN從到的過程中,由動(dòng)能定理有①
解得導(dǎo)體棒MN滑到時(shí)的速度大小為
(2)導(dǎo)體棒MN從到的過程中,②
解得③;
導(dǎo)體棒MN從到的過程中,④,
解得;
弧長(zhǎng)⑤
即使桿以最大速度通過圓弧,所需最小時(shí)間
由于⑥;
所以前1.6s內(nèi)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生熱量
當(dāng)導(dǎo)體棒MN進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 區(qū)間分布的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度穩(wěn)定為
設(shè)導(dǎo)體棒MN進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次到達(dá)勻速時(shí),導(dǎo)體棒MN的速度為,導(dǎo)體棒PQ為,此時(shí)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,則有,即⑦
在導(dǎo)體棒MN進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次達(dá)到勻速過程中,由動(dòng)量定理有
解得
由能量守恒定律有
導(dǎo)體棒MN在磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生而焦耳熱,
總熱量
(3)導(dǎo)體棒MN第二次達(dá)到勻速時(shí),導(dǎo)體棒MN、PQ都在磁場(chǎng)中,由于兩導(dǎo)體棒受到的安培力大小相等方向相反,所以在磁場(chǎng)中導(dǎo)體棒MN、PQ組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒;設(shè)第二次勻速時(shí)導(dǎo)體棒MN、PQ速度都為,則,解得;
導(dǎo)體棒MN突然被再次鎖定到導(dǎo)體棒PQ停下來的過程中,對(duì)導(dǎo)體棒PQ由動(dòng)能定理可得;
又,其中;
聯(lián)立解得PQ還能向前滑動(dòng)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】已知一個(gè)點(diǎn)電荷與足夠大的金屬板所形成的電場(chǎng)與等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線一側(cè)的電場(chǎng)分布相同。如圖所示,在真空中的某豎直平面內(nèi)固定一塊足夠大的接地金屬板MN,在MN右側(cè)與其相距2d處的P點(diǎn)放置一個(gè)所帶電荷量為Q的正點(diǎn)電荷,從P點(diǎn)作平面的垂線,O點(diǎn)為垂足,A點(diǎn)為OP連線的中點(diǎn),B點(diǎn)為OP延長(zhǎng)線上的一點(diǎn),PB=d。關(guān)于各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,下列說法正確的是 ( )
A. O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為k
B. A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為k
C. B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為k
D. A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】我國(guó)道路安全部門規(guī)定:髙速公路上汽車行駛的最高時(shí)速為120km/h。交通部門提供下列資料。
資料一:駕駛員的反應(yīng)時(shí)間為0. 3 ~ 0. 6s
資料二:各種路面與輪胎之間的動(dòng)摩擦因數(shù)(如下表)
根據(jù)以上資料,通過計(jì)算判斷汽車行駛在髙速公路上的安全距離最接近
路面 | 動(dòng)摩擦因數(shù) |
干瀝青路面 | 0.7 |
干碎石路面 | 0.6~0. 7 |
濕瀝青路面 | 0. 32~0.4 |
A. 100m B. 200m C. 300m D. 400m
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】)以下有關(guān)熱學(xué)內(nèi)容的敘述,正確的是 ________。
A.在兩分子間距離增大的過程中,分子間的作用力一定減小
B.用NA表示阿伏加德羅常數(shù),M表示銅的摩爾質(zhì)量, 表示實(shí)心銅塊的密度,那么銅塊中一個(gè)銅原子所占空間的體積可表示為
C.雨天打傘時(shí),雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力
D.晶體一定具有規(guī)則形狀,且有各向異性的特征
E.理想氣體等壓膨脹過程一定吸熱
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】內(nèi)徑為2R、高為H的圓簡(jiǎn)豎直放置,在圓筒內(nèi)壁上邊緣的P點(diǎn)沿不同方向水平拋出可視為質(zhì)點(diǎn)的三個(gè)完全相同小球A、B、C。它們初速度方向與過P點(diǎn)的直徑夾角分別為30°、0°和60°大小均為v0,已知v02>。從拋出到第一次碰撞筒壁,不計(jì)空氣阻力,則下列說法正確的是
A. 三小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比tA︰tB︰tC=︰2︰1
B. 三小球下落高度之比hA︰hB︰hC=2︰︰1
C. 重力對(duì)三小球做功之比WA︰WB︰WC=3︰4︰1
D. 重力的平均功率之比PA︰PB︰PC=2︰3︰1
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,D是一只理想二極管(正向電阻為零,反向電阻無窮大),電流只能從a流向b,A、B為間距很小且正對(duì)的平行金屬板,現(xiàn)有一帶電粒子(不計(jì)重力),從B板的邊緣沿平行B板的方向射入極板中,剛好落到A板正中央,以E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,U表示兩極板間的電壓,表示粒子電勢(shì)能的減少量,若保持極板B不動(dòng),粒子射入板間的初速度不變,僅將極板A稍向上平移,則下列說法中正確的是
A. E變小
B. U變大
C. 不變
D. 若極板間距加倍,粒子剛好落到A板邊緣
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某物理興趣小組圍繞一個(gè)量程為3mA,內(nèi)阻Rg約為100Ω的電流計(jì)G展開探究,可供選擇的器材有電阻箱R0,最大阻值為9999.9Ω,滑動(dòng)變阻器甲,最大阻值為10kΩ,滑動(dòng)變阻器乙,最大阻值為2kΩ,電源E1,電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻較小,電源E2,電動(dòng)勢(shì)為9V,內(nèi)阻較小;開關(guān)2個(gè),導(dǎo)線若干。
(1)為測(cè)量該電流計(jì)的內(nèi)阻,小明設(shè)計(jì)了如圖a所示電路,實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①斷開S1和S2;將R調(diào)到最大;
②合上S1調(diào)節(jié)R使G滿偏;
③合上S2,調(diào)節(jié)的值到使G半偏,此時(shí)刻認(rèn)為G的內(nèi)阻Rg=
在上述可供選擇的器材中,為了使測(cè)量盡量精確,滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇_________(甲或乙);電源應(yīng)該選_________(E1或E2),在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為電流計(jì)G內(nèi)阻Rg=,此結(jié)果與Rg的真實(shí)值相比_______(偏大、偏小、相等)。
(2)若測(cè)的電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg=100Ω,小芳用電源E1、電阻箱R0和電流計(jì)G連接了如圖b所示的電路,在電流計(jì)兩端接上兩個(gè)表筆,設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表,并將表盤的電流刻度轉(zhuǎn)化為電阻刻度;閉合開關(guān),將兩表筆斷開;調(diào)節(jié)電阻箱,使指針指在“3mA”處,此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為_______Ω(選填“0”或“∞”);再保持電阻箱阻值不變,在兩表筆間接不通阻值的已知電阻找出對(duì)應(yīng)的電流刻度,則“2mA”處對(duì)應(yīng)表筆間電阻阻值為__________Ω。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如右圖所示,M、N兩物體疊放在一起,在恒力F作用下,一起向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則關(guān)于兩物體受力情況的說法正確的是( )
A. 物體M一定受到4個(gè)力
B. 物體N可能受到4個(gè)力
C. 物體M與墻之間一定有彈力和摩擦力
D. 物體M與N之間一定有摩擦力
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】利用手機(jī)可以玩一種叫“扔紙團(tuán)”的小游戲。如圖所示,游戲時(shí),游戲者滑動(dòng)屏幕將紙團(tuán)從P點(diǎn)以速度v水平拋向固定在水平地面上的圓柱形廢紙簍,紙團(tuán)恰好沿紙簍的上邊沿入簍并直接打在紙簍的底角。若要讓紙團(tuán)進(jìn)入紙簍中并直接擊中簍底正中間,下列做法可行的是
A. 在P點(diǎn)將紙團(tuán)以小于v的速度水平拋出
B. 在P點(diǎn)將紙團(tuán)以大于v的速度水平拋出
C. 在P點(diǎn)正上方某位置將紙團(tuán)以小于v的速度水平拋出
D. 在P點(diǎn)正下方某位置將紙團(tuán)以大于v的速度水平拋出
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