(1)金屬框中感應(yīng)電流的大小及圖示時刻感應(yīng)電流的方向,(2)磁場向上運(yùn)動速度v0的大小,(3)該磁動力電梯以速度v1向上勻速運(yùn)行時.提升轎廂的效率. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖甲所示，長方形金屬框abcd（下面簡稱方框）。各邊長度為ac=bd=1/2、ab=cd=l，方框外側(cè)套著一個內(nèi)側(cè)壁長分別為l/2及t的u形金屬框架MNPQ（下面簡稱U形框），U形框與方框之間接觸良好且無摩擦。兩個金屬框的質(zhì)量均為m，PQ邊、ab邊和cd邊的電阻均為r，其余各邊電阻可忽略不計，將兩個金屬框放在靜止在水平地面上的矩形粗糙平面上，將平面的一端緩慢抬起，直到這兩個金屬框都恰能在此平面上勻速下滑，這時平面與地面的夾角為θ，此時將平面固定構(gòu)成一個傾角為θ的斜面，已知兩框與斜面間的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，在斜面上有兩條與斜面底邊垂直的、電阻可忽略不計，且足夠長的光滑金屬軌道，兩軌道間的寬度略大于l，使兩軌道能與U形框保持良好接觸，在軌道上端接有電壓傳感器并與計算機(jī)相連，如圖乙所示，在軌道所在空間存在垂直于軌道平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。
（1）若將方框固定不動，用與斜面平行，且垂直PQ邊向下的力拉動U形框，使它勻速向下運(yùn)動，在U形框與方框分離之前，計算機(jī)上顯示的電壓為恒定電壓Uo，求U形框向下運(yùn)動的速度；
（2）若方框開始時靜止但不固定在斜面上，給U形框垂直PQ邊沿斜面向下的初速度v0，如果U形框與方框能不分離而一起運(yùn)動，求在這一過程中電流通過方框產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）若方框開始時靜止但不固定在斜面上，給U形框垂直PQ邊沿斜面向下的初速度3v0，U形框與方框?qū)蛛x，求在二者分離之前U形框速度減小到2v0時，方框的加速度。
注：兩個電動勢均為E、內(nèi)阻均為r的直流電源，若并聯(lián)在一起，可等效為電動勢仍為E，內(nèi)電阻為r/2的電源；若串聯(lián)在一起，可等效為電動勢為2E，內(nèi)電阻為2r 的電源。

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（7分）在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計。

請你按要求幫助該同學(xué)解決實(shí)驗(yàn)所涉及的兩個問題。

①幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。

②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x1;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2,彈簧對應(yīng)的長度為x2,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________。

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在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計。

請你按要求幫助該同學(xué)解決實(shí)驗(yàn)所涉及的兩個問題。

①幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。

②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x1;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2,彈簧對應(yīng)的長度為x2,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________.

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在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計。
請你按要求幫助該同學(xué)解決實(shí)驗(yàn)所涉及的兩個問題。

①幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。
②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x1;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2,彈簧對應(yīng)的長度為x2,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________.

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在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計。

請你按要求幫助該同學(xué)解決實(shí)驗(yàn)所涉及的兩個問題。
①幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。
②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x1;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2,彈簧對應(yīng)的長度為x2,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________.

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二、實(shí)驗(yàn)題：（18分）將答案填在題目的空白處，或者要畫圖連線。

9、（6分）①a f d b e c  （3分）

②A            （3分）

10、（12分）（2）①0.183（0.181～0.185）；（3分）

②V1，A1；R1；（3分）

③見答圖1；（3分）                                                                                

④（3分）………………共12分

說明：答圖1中電壓表連接線柱b、c也正確。

三、本大題共三小題共計54分．解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題．答案中必須明確寫出數(shù)值和單位

11、（16分）（1）滑塊C滑上傳送帶后做勻加速運(yùn)動，設(shè)滑塊C從滑上傳送帶到速度達(dá)到傳送帶的速度v所用的時間為t，加速度大小為a，在時間t內(nèi)滑塊C的位移為x。

根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式………1分   ………1分

…………1分   解得…………1分

即滑塊C在傳送帶上先加速，達(dá)到傳送帶的速度v后隨傳送帶勻速運(yùn)動，并從右端滑出，則滑塊C從傳道帶右端滑出時的速度為v=3.0m/s…………1分

   （2）設(shè)A、B碰撞后的速度為v1，A、B與C分離時的速度為v2，由動量守恒定律

mv0=2mv­1 ………………1分   2 mv1=2mv­2+mvC…………1分

由動量守恒規(guī)律 ……1分  解得EP=1.0J……1分

   （3）在題設(shè)條件下，若滑塊A在碰撞前速度有最大值，則碰撞后滑塊C的速度有最大值，它減速運(yùn)動到傳送帶右端時，速度應(yīng)當(dāng)恰好等于傳遞帶的速度v。

    設(shè)A與B碰撞后的速度為，分離后A與B的速度為，滑塊C的速度為，由能量守恒規(guī)律和動量守恒定律………1分 

…………1分

    由能量守恒規(guī)律…………1分

    由運(yùn)動學(xué)公式 …………2分   解得：

    說明：其他方法解答正確也給分。

 

12、（18分）（1）（5分）因金屬框勻速運(yùn)動，所以金屬框受到的安培力等于重力與阻力之和，設(shè)當(dāng)電梯向上勻速運(yùn)動時，金屬框中感應(yīng)電流大小為I          

   ①                                 （1分）

     ②                                 （2分）

由①②式得金屬框中感應(yīng)電流I =1.2×104A               （1分）

圖示時刻回路中感應(yīng)電流沿逆時針方向                   （1分）

（2）（5分）金屬框中感應(yīng)電動勢   ③         （2分）

金屬框中感應(yīng)電流大小  ④         （2分）

 由③④式得    v0=12.7m/s                                （1分）

（3）（8分）金屬框中的焦耳熱為：P1 = I2R =1.3×105W               （1分）

重力功率為：P2 = mg v1=4.75×105W                     （2分）

阻力的功率為：P3 = f v1=5×103W                        （2分）

提升轎廂的效率 100%                          （2分）

77.9 %                              （1分）

 

13、（20分）（1）依題意，R=L/4，由qvB=mv2/R，qU0=，解得U0=（6分）

（2）設(shè)AF中點(diǎn)為G，連接GC，作其垂直平分線，與AF延長線交點(diǎn)即為圓心

由相似三角形得R′=O′G=13L/4，qvB=mv2/R′，q=，∴UNM=（7分）

（3）由于粒子在磁場中運(yùn)動周期T=，T與速率無關(guān)粒子撞擊BC中點(diǎn)和DE中點(diǎn)后回到G，用時最短圓周半徑R″=3L/2，得到最短時間t==（7分）

 

 

 


同步練習(xí)冊答案