【題目】如圖所示,足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置,間距為L,與水平面成θ角,導(dǎo)軌與定值電阻R1和R2相連,且R1 = R2 = R,R1支路串聯(lián)開關(guān)S,原來S閉合.勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,有一質(zhì)量為m、有效電阻也為R的的導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直放置,它與導(dǎo)軌的接觸粗糙且始終接觸良好,現(xiàn)讓導(dǎo)體棒ab從靜止開始釋放,沿導(dǎo)軌下滑,當(dāng)導(dǎo)體棒運動達到穩(wěn)定狀態(tài)時速率為V,此時整個電路消耗的電功率為重力功率的.已知重力加速度為g,導(dǎo)軌電阻不計,求:
(1)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和達到穩(wěn)定狀態(tài)后導(dǎo)體棒ab中的電流強度I;
(2)如果導(dǎo)體棒ab從靜止釋放沿導(dǎo)軌下滑x距離后運動達到穩(wěn)定狀態(tài),在這一過程中回路中產(chǎn)生的電熱是多少?
(3)導(dǎo)體棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)后,斷開開關(guān)S,從這時開始導(dǎo)體棒ab下滑一段距離后,通過導(dǎo)體棒ab橫截面的電量為q,求這段距離是多少?
【答案】(1), (2)(3)
【解析】試題分析:(1)當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運動時達到穩(wěn)定狀態(tài),此時速率為V,重力功率為mgVsinθ.由,得到回路的總電功率P電,根據(jù)電功率為重力功率的,列式求磁感應(yīng)強度B.并求出通過ab棒的電流I;(2)根據(jù)重力功率等于電功率與克服摩擦力做功功率之和,列式求出摩擦力大小,由能量守恒求回路中產(chǎn)生的電熱;(3)S斷開后,由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電量公式q=It,得到電量q與距離的關(guān)系,即可求出距離.
(1)回路中的總電阻為:
當(dāng)導(dǎo)體棒ab以速度V勻速下滑時棒中的感應(yīng)電動勢為
此時棒中的感應(yīng)電流為:
此時回路的總電功率為:
此時重力的功率為.
據(jù)題給條件有:
解得:
(2)設(shè)導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的滑動摩擦力大小為f,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知: ,則有
解得
導(dǎo)體棒ab減少的重力勢能等于增加的動能、回路中產(chǎn)生的焦耳熱以及克服摩擦力做功的和
解得
(3)S斷開后,回路中的總電阻為:
設(shè)這一過程經(jīng)歷的時間為,這一過程回路中的平均感應(yīng)電動勢為,通過導(dǎo)體棒ab的平均感應(yīng)電流為,導(dǎo)體棒ab下滑的距離為S,則:
得:
解得:
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【題目】如圖所示,是兩個由同一地點出發(fā)沿同一直線向同一方向運動的物體A和B的速度—時間圖象,運動過程中A、B的情況是 ( )
A. A的速度一直比B大,B沒有追上A
B. B的速度一直比A大,B追上A
C. A在t1s后改做勻速運動,在t2s時B追上A
D. 在t2s時,A、B速度相等,A在B前面,尚未被B追上,但此后總是要被追上的
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【題目】如圖所示,一足夠長的木板靜止在粗糙的水平面上,t=0時刻滑塊從板的左端以速度v0水平向右滑行,木板與滑塊間存在摩擦,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.滑塊的v-t圖象可能是圖乙中的( )
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【題目】某晚,美軍在伊拉克進行的軍事行動中動用了空降兵,美機在200 m高處超低空水平飛行,空降兵離開飛機后先做自由落體運動,運動一段時間后立即打開降落傘,展傘后空降兵以14 m/s2的平均加速度勻減速下降.為了安全要求,空降兵落地的速度不能超過4 m/s(g=10 m/s2).伊方地面探照燈每隔10 s掃描一次,求空降兵能否利用探照燈的照射間隔安全著陸.
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【題目】關(guān)于電功和電熱,以下說法正確的是( )
A. 外電路電流做的功一定等于電熱
B. 外電路中電流所做的功一定大于電熱
C. 只有在外電路是純電阻的情況下,電功才等于電熱
D. 當(dāng)外電路有電動機、電解槽的情況下歐姆定律任然適用,只是電功大于電熱
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【題目】某位同學(xué)想利用假期去盤山旅行,利用手機地圖功能規(guī)劃路線,其中顯示的“1小時51分”和“143公里”分別指的是
A. 時間和位移 B. 時間和路程
C. 時刻和位移 D. 時刻和路程
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【題目】(9分)為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù),某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置,其中擋板可固定在桌面上,輕彈簧左端與擋板相連,桌面高為h,O1、O2、A、B、C點在同一水平直線上。已知重力加速度為g,空氣阻力可忽略不計。
實驗過程一:如圖甲所示,擋板固定在O1點,推動滑塊壓縮彈簧,滑塊移到A處,測量O1A的距離,滑塊由靜止釋放,落在水平地面上的P點,測出P點到桌面右端的水平距離為x1;
實驗過程二:將擋板的固定點移到距O1點距離為d的O2點,如圖乙所示,推動滑塊壓縮彈簧,滑塊移到C處,使O2C的距離與O1A的距離相等;瑝K由靜止釋放,落在水平地面上的Q點,測出Q點到桌面右端的水平距離x2。
(1)為完成本實驗,下列說法中正確的是 。
A.必須測出小滑塊的質(zhì)量
B.必須測出彈簧的勁度系數(shù)
C.彈簧的壓縮量不能太小
D.必須測出彈簧的原長
(2)寫出動摩擦因數(shù)的表達式μ= (用題中所給物理量的符號表示)。
(3)某同學(xué)認為,不測量桌面高度,改用秒表測出小滑塊從飛離桌面到落地的時間,也可測出小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)。此實驗方案 (選填“可行”或“不可行”),理由是 。
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【題目】如圖所示,小球自a點由靜止自由下落,到b點時與彈簧接觸,到c點時彈簧被壓縮到最短,若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力,在小球由a→b→c的運動過程中
A. 小球的加速度先不變,再變小,后變大
B. 小球經(jīng)b點時動能最大
C. 小球的機械能守恒
D. 小球重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量
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【題目】某實驗小組在“實驗:探究碰撞中的不變量”的實驗中,采用如圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來進行探究。圖中PQ是斜槽,QR為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近末端的地方,讓A球仍從位置G自靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中的O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。B球落點痕跡如圖所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在平面,米尺的零點與O點對齊。
(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm。
(2)在以下選項中,哪些是本次實驗必須進行的測 量? (填選項號)
A、水平槽上未放B球時,測量A球落點位置到O點的距離;
B、A球與B球碰撞后,測量A球落點位置到O點的距離;
C、測量A球或B球的直徑;
D、測量A球或B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比);
E、測量G點相對水平槽面的高度。
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