【題目】如圖所示,固定的直角金屬軌道足夠長,左側(cè)傾角θ1=37°,右側(cè)傾角θ2=53°,軌道寬均為L=1.0m,整個裝置處于B=1.0T勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于右側(cè)軌道平面向上。質(zhì)量分別為m1=1.0kg、m2=0.4kg的導(dǎo)體棒ab、cd,水平放在左、右兩側(cè)軌道上并與軌道垂直。已知ab、cd棒的電阻均為R=1.0Ω,其余電阻不計,兩棒與軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,sin53°=0.8。由靜止同時釋放兩棒,在棒下滑過程中
(1)判斷cd棒中感應(yīng)電流的方向;
(2)通過分析說明cd棒下滑過程中的運動情況,并計算ab棒中電功率的最大值;
(3)通過分析、推理和計算,說明ab棒在下滑過程中的運動情況。
【答案】(1)沿cd方向(2)做加速度逐漸減小的加速運動,4.0W(3)見解析
【解析】
(1)cd棒下滑切割磁感線,ab棒下滑不切割磁感線,根據(jù)右手定則,在cd棒中I沿cd方向。
(2)cd棒在右側(cè)軌道上受力情況如圖所示
f2=μN2=μm2gcos53°=0.5×0.4×10×0.6N=1.2N
由牛頓第二定律得
m2gsin53°-f2-FA2=m2a2
FA2=BIL=
v增大,a2減小,cd棒做加速度逐漸減小的加速運動
當(dāng)FA2==m2gsin53°-f2=(0.4×10×0.8-1.2)N=2.0N時速度最大
此后cd棒以最大速度勻速運動,最大電流
Im==2.0A
ab棒最大電功率
Pm=Im2R=4.0W
(3)ab棒在左側(cè)軌道上受力情況如圖
ab棒剛釋放時
m1gsin37°=6N
最大靜摩擦力
fmax=μN1=μm1gcos37°=0.5×1×10×0.8N=4N
因為fmax<m1gsin37°
所以剛釋放時ab棒沿斜面向下加速運動
N1=FA1+m1gcos37°=+m1gcos37°
f1=μN1=μ(+m1gcos37°)
由牛頓第二定律得
m1gsin37°-f1=m1gsin37°-μ(+m1gcos37°)=m1a1
當(dāng)cd棒下滑速度v增大時,a1減小,棒ab做加速度逐漸減小的加速運動
當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大后,Im=2A不變
f1m=μ(m1gcos37°+BImL)=5N<m1gsin37°=6N
ab棒開始做加速度為a1=(m1gsin37°-f1m)/m1=1m/s2的勻加速直線運動
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【題目】有一靜電場,其電勢隨x坐標(biāo)的改變而改變,變化的圖線如圖所示.若將一帶負(fù)電的粒子(重力不計)從坐標(biāo)原點O由靜止釋放,粒子沿x軸運動,電場中P、Q兩點的坐標(biāo)分別為1mm、4mm.下列說法正確的是( )
A. 粒子經(jīng)過P點和Q點時,加速度大小相等、方向相反
B. 粒子經(jīng)過P點與Q點時,電場力做功的功率相等
C. 粒子經(jīng)過P點與Q點時,動能相等
D. 粒子在P點的電勢能為正值
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【題目】如圖,通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面,位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流I,線圈所受安培力的合力為F,則I和F的方向為( 。
A.I順時針,F向左B.I順時針,F向右
C.I逆時針,F向左D.I逆時針,F向右
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【題目】如圖,兩條平行的光滑金屬軌道MN、PQ與水平面成θ角固定,軌距為d。P、M間接有阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上,其有效阻值為R?臻g存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上。現(xiàn)從靜止釋放ab。若軌道足夠長且電阻不計,重力加速度為g。求:
(1)ab運動的最大速度vm;
(2)當(dāng)ab具有最大速度時,ab消耗的電功率P;
(3)為使ab向下做勻加速直線運動,在ab中點施加一個平行于軌道且垂直于ab的力F, 推導(dǎo)F隨時間t變化的關(guān)系式,并分析F的變化與a的關(guān)系。
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【題目】如圖(a)為多用電表的示意圖,其中S、K、T為三個可調(diào)節(jié)的部件,現(xiàn)用此電表測量一阻值約1000Ω的定值電阻。
(1)測量的某些操作步驟如下:
①調(diào)節(jié)可調(diào)部件____,使電表指針停在__________(選填“電流0刻度”、“歐姆0刻度”)位置。
②調(diào)節(jié)可調(diào)部件K,使它的尖端指向__________(選填“×1k”、“×100”、“×10”、“×1”)位置。
③ 將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔,筆尖相互接觸,調(diào)節(jié)可調(diào)部件__________,使電表指針指向__________(選填“電流0刻度”、“歐姆0刻度”)位置。
④紅、黑表筆筆尖分別接觸待測電阻的兩端,當(dāng)指針擺穩(wěn)后,讀出表頭的示數(shù),如圖(b)所示,再乘以可調(diào)部件K所指的倍率,得出該電阻的阻值Rx=__________。
⑤測量完畢,應(yīng)調(diào)節(jié)可調(diào)部件K,使它的尖端指向 “OFF”或交流電壓“×500”位置。
(2)歐姆擋進(jìn)行調(diào)零后,用“×10”擋測量另一個阻值未知的電阻,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很小,則下列說法和做法中正確的是__________。
A.這個電阻的阻值較小
B.這個電阻的阻值較大
C.為測量更準(zhǔn)確些,電表應(yīng)當(dāng)換用歐姆“×1”擋,并且重新調(diào)零后進(jìn)行測量
D.為測得更準(zhǔn)確些,電表應(yīng)當(dāng)換用歐姆“×100”擋,并且重新調(diào)零后進(jìn)行測量
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【題目】如圖所示,粗糙的固定水平桿上有三點,輕質(zhì)彈簧一端固定在點正下方的點,另一端與套在桿點、質(zhì)量為的圓環(huán)相連,此時彈簧處于拉伸狀態(tài)。圓環(huán)從處由靜止釋放,向右運動經(jīng)過點時速度為、加速度為零,到達(dá)點時速度為零,下列說法正確的是
A.從到過程中,圓環(huán)在點速度最大
B.從到過程中,圓環(huán)的加速度先減小后增大
C.從到過程中,彈簧對圓環(huán)做的功一定大于
D.從到過程中,圓環(huán)克服摩擦力做功等于
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【題目】如圖所示,水平放置的帶電平行金屬板間有勻強(qiáng)電場,板間距離為 d。一個帶負(fù)電的液滴所帶電量大小為 q,質(zhì)量為 m,從下板邊緣射入電場并沿直線從上板邊緣射出。則下列選 項中錯誤的是
A.液滴做勻速直線運動B.液滴做勻減速直線運動
C.兩板間電勢差為 D.液滴的電勢能減小了 mgd
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【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組欲測定一塊電池的電動勢 E。用電壓表 V、電阻箱 R、定值電阻 R0 、開關(guān) S、若干導(dǎo)線和該電池組成電路,測定該電池電動勢。
(1)根據(jù)電路圖,用筆畫線代替導(dǎo)線,將實物圖連接成完整電路。(__________)
(2)閉合開關(guān) S,調(diào)整電阻箱阻值 R,讀出電壓表 V 相應(yīng)示數(shù) U。該學(xué)習(xí)小組測出大量數(shù)據(jù),分析篩選出下表所示的 R、U 數(shù)據(jù),并計算出相應(yīng)的 與的值。請用表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點,并作出 -- 圖線。(__________)
R(Ω) | 166.7 | 71.4 | 50.0 | 33.3 | 25.0 | 20.0 |
U(V ) | 8.3 | 5.9 | 4.8 | 4.2 | 3.2 | 2.9 |
(×10-2Ω-1) | 0.60 | 1.40 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 |
(V-1 ) | 0.12 | 0.17 | 0.21 | 0.24 | 0.31 | 0.35 |
(3)從圖線中可以求得電動勢 E=_______V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】做“測量金屬絲的電阻率”實驗。
(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑,示數(shù)如圖甲所示,則金屬絲直徑的測量值d=_______mm。
(2)在設(shè)計測量金屬絲電阻Rx的實驗電路時需要思考兩個問題:
①如何選擇電流表的接法?
如圖乙所示,某同學(xué)采用試觸的方法,讓電壓表的一端接在A點,另一端先后接到B點和C點。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化,而電流表示數(shù)沒有明顯變化。據(jù)此應(yīng)該選擇電流表_______(填寫“內(nèi)接”或“外接”)的電路。
②如何選擇滑動變阻器的接法?
已知待測金屬絲的電阻約為20Ω,實驗室提供的滑動變阻器的最大阻值為5Ω,電源電動勢為3V,需要選擇滑動變阻器的_____________(填寫“分壓式”或“限流式”) 接法。
(3)圖丙是測量金屬絲電阻的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的最左端。請根據(jù)(2)中選擇的電路,完成實物間的連線,并使閉合開關(guān)的瞬間,電壓表和電流表均處于安全狀態(tài)____________。
(4)請你寫出金屬絲電阻率的計算式____________(用待測金屬絲電阻的測量值Rx、直徑的測量值d、長度的測量值L表示)。
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