【題目】如圖1所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α,金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中,磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連.不計一切摩擦,不計導(dǎo)軌、金屬棒的電阻,重力加速度為g.現(xiàn)在閉合開關(guān)S,將金屬棒由靜止釋放.

(1)判斷金屬棒ab中電流的方向;
(2)若電阻箱R2接入電路的阻值為0,當(dāng)金屬棒下降高度為h時,速度為v,求此過程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)當(dāng)B=0.40T,L=0.50m,α=37°時,金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系,如圖2所示.取g=10m/s2 , sin37°=0.60,cos37°=0.80. 求定值電阻的阻值R1和金屬棒的質(zhì)量m

【答案】
(1)解:由右手定則,金屬棒ab中的電流方向為b到a.


(2)解:由能量守恒,金屬棒減小的重力勢能等于增加的動能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱:

解得R1產(chǎn)生的熱量:


(3)解:設(shè)最大速度為v,切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:

E=BLv

由閉合電路的歐姆定律:

從b端向a端看,金屬棒受力如圖:

金屬棒達(dá)到最大速度時滿足:

mgsinα﹣BIL=0

由以上三式得:

由圖象可知:斜率為: ,縱截距為v0=30m/s,得到:

解得:R1=2.0Ω,m=0.1kg.

答:定值電阻的阻值R1=2.0Ω,金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg.


【解析】(1)金屬棒由靜止釋放沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動切割磁感線,根據(jù)右手定制判斷感應(yīng)電流的方向;(2)以金屬棒為研究對象,根據(jù)動能定律可正確解答;(3)當(dāng)金屬棒的速度達(dá)到最大時,有mgsinα=BIL成立,由此寫出最大速度vm和電阻R2的函數(shù)關(guān)系,根據(jù)斜率、截距的物理意義即可正確解答.
【考點精析】本題主要考查了動能定理的綜合應(yīng)用的相關(guān)知識點,需要掌握應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài),沒有守恒條件的限制,也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時間的動力學(xué)問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能守恒定律簡捷才能正確解答此題.

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【題目】一彈丸在飛行到距離地面5m高時僅有水平速度v=2m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出,甲、乙的質(zhì)量比為3:1,不計質(zhì)量損失,取重力加速度g=10m/s2 , 則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是( )
A.
B.
C.
D.

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【題目】如圖所示,在一平面正方形MNPQ區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從Q點沿著與邊QP夾角為30°的方向垂直進(jìn)入磁場,從QP邊界射出.已知QP邊長為a,不計粒子的重力,下列說法正確的是( )

A.該粒子帶正電
B.運(yùn)動過程中粒子的速度不變
C.粒子在磁場中運(yùn)動的時間為
D.粒子的速度v的最大值為

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【題目】如圖所示,是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,打點計時器打點的時間間隔T0=0.02 s,其中x1=7.05 cmx2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm.

1)打點計時器使用 _________電源,電源的頻率是______HZ,每相鄰兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出,則每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間______s。

2)計算出打下C點時小車的瞬時速度vC= ____m/s (保留三位有效數(shù)字)

3)計算加速度:a = ____________(用題目所給的字母表示),具體數(shù)值a=_______m/s2(保留三位有效數(shù)字)

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【題目】某物體做直線運(yùn)動的V﹣t圖象如圖所示,據(jù)此判斷圖(F表示物體所受合力)四個選項中正確的是( 。

A.
B.
C.
D.

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【題目】如圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型,在風(fēng)力的作用下,風(fēng)葉帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比.某一風(fēng)速時,線圈中產(chǎn)生的正弦式電流 如圖乙所示,則( )

A.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10r/s
B.電流的表達(dá)式為i=0.6sin10πt(A)
C.風(fēng)速加倍時電流的表達(dá)式為i=1.2sin10πt(A)
D.風(fēng)速加倍時線圈中電流的有效值為0.6 A

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【題目】如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2 m3 m的三個木塊,其中質(zhì)量為m的木塊放在質(zhì)量為2 m的木塊上,質(zhì)量為2 m3 m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連,輕繩能承受的最大拉力為FT 。現(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3 m的木塊,使三個木塊以同一加速度運(yùn)動,下列說法正確的是( )

A. 質(zhì)量為2 m的木塊受到四個力的作用

B. 當(dāng)F逐漸增大到FT時,輕繩剛好被拉斷

C. 當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時,輕繩還不會被拉斷

D. 輕繩剛要被拉斷時,質(zhì)量為m2 m的木塊間的摩擦力為FT /3

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【題目】從同一地點同時開始沿同一方向做直線運(yùn)動的兩個物體Ⅰ、Ⅱ的速度圖象如圖所示,在0~t0時間內(nèi),下列說法中正確的是( )

A.t0時刻兩個物體相遇
B.Ⅰ、Ⅱ兩物體的加速度都在不斷減小
C.Ⅰ、Ⅱ兩物體的位移都在不斷增大
D.Ⅰ、Ⅱ兩個物體的平均速度大小都是

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【題目】如圖所示,直線a和曲線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置、時間(x﹣t)圖線.由圖可知( )

A.在時刻t1 , a車追上b車
B.在時刻t2 , a、b兩車運(yùn)動方向相反
C.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率先減小后增大
D.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率一直比a車的大

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