【題目】如圖所示,兩根間距為L的平行金屬導軌,其cd右側(cè)水平,左側(cè)為豎直的畫弧,圓弧半徑為r,導軌的電阻與摩擦不計,在導軌的頂端接有阻值為R1的電阻,整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中。現(xiàn)有一根阻值為R2、質(zhì)量為m的金屬桿,在水平拉力作用下,從圖中位置ef由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動,金屬桿始終保持與導軌垂直且接觸良好。開始運動后,經(jīng)時間t1,金屬桿運動到cd時撤去拉力,此時理想電壓表的示數(shù)為U,此后全屬桿恰好能到達圓弧最高處ab。重力加速度為g。求:
(1)金屬桿從ef運動到cd的過程中,拉力F隨時間t變化的表達式;
(2)金屬桿從ef運動到cd的過程中,電阻R1上通過的電荷量;
(3)金屬桿從cd運動到ab的過程中,電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
利用法拉第電磁感應定律和電流公式聯(lián)合求解。
根據(jù)能量守恒定律求出回路產(chǎn)生的總焦耳熱,再求出R1上產(chǎn)生的焦耳熱。
(1) 金屬桿運動到cd時,由歐姆定律可得
由閉合電路的歐姆定律可得 E1=I1(R1+R2)
金屬桿的速度 v1=at1
由法拉第電磁感應定律可得 E1=BLv1
解得:;
由開始運動經(jīng)過時間t,則 v=at
感應電流
金屬桿受到的安培力 F安 =BIL
由牛頓運動定律 F-F安=ma
可得;
(2) 金屬桿從 ef運動到cd過程中,位移
電阻R1上通過的電荷量:
聯(lián)立解得:;
(3) 金屬桿從cd運動到ab的過程中,由能量守恒定律可得
因此電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱為
可得
。
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【題目】某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中,用打點計時器記錄了被勻加速運動的小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。其相鄰點間的距離如圖所示,每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10s。
(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離,每個0.10s測一次速度,計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度,并將各個速度值填入下表(要求保留3位有效數(shù)字)
_________、_________、_________、_________、________、
(2)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在直角坐標系中,并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線_________。
(3)根據(jù)v-t圖像求出小車的加速度_______。(保留2位有效數(shù)字)
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【題目】如圖所示,AB段是半徑為R的光滑1/4圓弧軌道,其低端切線水平,BC段是長為R的水平軌道,其右端緊靠長為2R、傾角θ=37的傳送帶CD,傳送帶以的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動.在距B點L0=R處的的水平軌道上靜止一個質(zhì)量為m的物體Q.現(xiàn)將質(zhì)量M=3m的物體P自圓弧軌道上的A點由靜止釋放,并與靜止在水平軌道上的Q發(fā)生彈性碰撞.已知物體P和Q與水平軌道及傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25,不計物體P、Q的大小,重力加速度為g,sin37=0.6,cos37=0.8,各軌道平滑連接.求:
(1)物體P到達圓弧軌道B點時對軌道的壓力;
(2)物體P、Q碰撞后瞬間Q的速度大小;
(3)物體P、Q從開始運動到第一次速度減小到零的時間.
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【題目】如圖所示,虛線OL與y軸的夾角θ=45°,在OL上側(cè)有平行于OL向下的勻強電場,在OL下側(cè)有垂直紙面向外的勻強磁場,一質(zhì)量為m、電荷量q(q>0)的粒子以速率v0從y軸上的M(OM=d)點垂直于y軸射入勻強電場,該粒子恰好能夠垂直于OL進入勻強磁場,不計粒子重力.
(1)求此電場的場強大小E;
(2)若粒子能在OL與x軸所圍區(qū)間內(nèi)返回到虛線OL上,求粒子從M點出發(fā)到第二次經(jīng)過OL所需要的最長時間.
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【題目】如圖所示,在水平桌面上有一個臺秤,臺秤上沿東西方向放置金屬棒ab,金屬棒ab處在沿南北方向的勻強磁場中,F(xiàn)通過測量金屬棒ab在磁場中所受的安培力,來測量磁場的磁感應強度大小并判定其方向
(1)在圖中畫線代替導線完成實驗電路圖,要求接通電源后電流由a流向b
(2)完成下列主要實驗步驟中的填空:
①按圖接線;
②保持開關S斷開,讀出臺秤示數(shù)m0;
③閉合開關S,調(diào)節(jié)R的阻值使電流大小適當,
此時臺秤仍有讀數(shù),然后讀出并記錄臺秤示數(shù)m1和____________
④用米尺測量_________________
(3)用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應強度的大小,可以得到B=_________。
(4)判斷磁感應強度方向的方法是:若m1<m0,磁感應強度方向垂直金屬棒向_________(填“南”或“北”)。
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【題目】如圖所示在xOy平面內(nèi),有以虛線OP為理想邊界的勻強電場和勻強磁場區(qū)域。OP與x軸成45°角,OP與y軸之間的磁場方向垂直紙面向里,OP與x軸之間的電場平行于x軸向左,電場強度為E。在y軸上有一點M,到O點的距離為L,F(xiàn)有一個質(zhì)量為m、帶電量為-q的帶電粒子,從靜止經(jīng)電壓為U的電場加速后,從M點以垂直y軸的速度方向進入磁場區(qū)域(加速電場圖中沒有畫出),不計帶電粒子的重力,求:
(1)帶電粒子在磁場中運動的軌跡與OP相切時,磁感應強度B的大;
(2)只改變勻強磁場磁感應強度的大小,使帶電粒子經(jīng)磁場能沿y軸負方向進入勻強電場,則帶電粒子從x軸離開電場時的位置到O點的距離為多少?從進入磁場到離開電場經(jīng)過的時間為多少?
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【題目】下列關于電源的說法中正確的是( )
A.電源的電動勢就是電源的路端電壓
B.電路中,如果每通過1C的電荷,電源能把2J的其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能,則電源的電動勢就為2V
C.電源的電動勢跟外電路無關
D.電源的輸出電流越大,則電源的電動勢也就越大
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【題目】如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導軌豎直放置,間距為L,其上端連接有阻值為R的電阻和電容器C,裝置區(qū)域有垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度為B。將一根水平金屬棒ab開始下滑.已知金屬棒ab的質(zhì)量為m,電阻也為R.金屬棒ab在運動中始終保持水平且與導軌良好接觸,且通過金屬棒ab的電流恒定不變,忽略導軌電阻,重力加速度為g.則下列說法正確的是
A. 因為通過金屬棒ab的電流不變,所以金屬棒ab做勻速運動,速度大小是
B. 盡管通過金屬棒ab的電流不變,金屬棒ab做勻變速運動,加速度大小是
C. 電阻R的電功率為
D. 若金屬棒ab由靜止下滑,開始時電容器所帶電荷量為0,那么經(jīng)過時間t,電容器兩端電量
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【題目】如圖所示的電路,是定值電阻,是滑動變阻器,電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開關,在電路穩(wěn)定后,將滑動變阻器的滑動觸頭由中點向下移動的過程中( )
A. 電壓表示數(shù)變小
B. 電容器充電
C. 電源的總功率變大
D. 通過滑動變阻器的電流變小
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