【題目】(18分)如圖所示,兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m,其電阻不計,兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置,每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸,已知兩棒質(zhì)量均為m=0.02kg,電阻均為R=0.1Ω,整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.2T,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下,沿導(dǎo)軌向上勻速運動,而棒cd恰好能夠保持靜止。取g=10m/s2,問
⑴通過棒cd的電流I是多少,方向如何?
⑵棒ab受到的力F多大?
⑶棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量,力F做的功W是多少?
【答案】F="0.2N "W=0.4J
【解析】
(1)棒cd受到的安培力為: ①
棒cd在共點力作用下平衡,則: ②
由①②式,代入數(shù)據(jù)解得: ③
根據(jù)楞次定律可知,棒cd中的電流方向由d至c ④
(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等,即:
對棒ab,由共點力平衡知: ⑤
代入數(shù)據(jù)解得: ⑥
(3)設(shè)在時間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生的熱量,由焦耳定律知:Rt ⑦
設(shè)棒ab勻速運動的速度大小為v,其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為: ⑧
由閉合電路歐姆定律知: ⑨
由運動學(xué)公式知在時間t內(nèi),棒ab沿導(dǎo)軌的位移為: ⑩
力F做的功為:
綜合上述各式,代入數(shù)據(jù)解得:。
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球A靜止于光滑水平面上,在A球與墻之間用輕彈簧連接,F(xiàn)用完全相同的小球B以水平速度v0與A相碰后粘在一起壓縮彈簧。不計空氣阻力,若彈簧被壓縮過程中的最大彈性勢能為E,從球A被碰后開始到回到原靜止位置的過程中墻對彈簧的沖量大小為I,則下列表達式中正確的是( 。
A. E= I=2B. E= I=2
C. E= I=D. E= I=
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【題目】如圖所示,水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強磁場,兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ,分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(Ⅰ為細(xì)導(dǎo)線)。兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落,再進入磁場,最后落到地面,運動過程中,線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設(shè)線圈Ⅰ、 Ⅱ落地時的速度大小分別為v1、v2,在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2。不計空氣阻力,已知線圈電阻與導(dǎo)線長度成正比,與導(dǎo)線橫截面積成反比,則( )
A. v1<v2,Q1<Q2B. v1=v2,Q1=Q2
C. v1<v2,Q1=Q2D. v1=v2,Q1<Q2
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【題目】如圖所示,在光滑平面上有一靜止小車,小車上靜止地放置著一小物塊,物塊和小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3。用水平恒力F拉動小車,設(shè)物塊的加速度為a1,小車的加速度為a2。當(dāng)水平恒力F取不同值時,a1與a2的值可能為(重力加速度g取10 m/s2)( )
A. a1=2 m/s2,a2=3 m/s2
B. a1=3 m/s2,a2=6m/s2
C. a1=5 m/s2,a2=3 m/s2
D. a1=3 m/s2,a2=2 m/s2
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【題目】在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗”中,使用電火花打點計時器(使用交流電源的頻率為50Hz)
(1)將實驗裝置按如圖1進行安裝后,打點計時器接通交流電源后準(zhǔn)備釋放小車,操作中的明顯錯誤是____
A.沒有平衡小車和木板間的摩擦
B.所掛鉤碼的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
C.沒有使用低壓交流學(xué)生電源
D.小車離開打點計時器距離較遠(yuǎn)
(2)如圖2所示是實驗中得到的一條紙帶,A、B、C為計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間T=__s,已知Δx=2.20cm,則B點的瞬時速度v=___m/s。
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【題目】如圖所示,水平地面O點的正上方的裝置M每隔相等的時間由靜止釋放一小球,當(dāng)某小球離開M的同時,O點右側(cè)一長為L=1.2m的平板車開始以a=6.0m/s2的恒定加速度從靜止開始向左運動,該小球恰好落在平板車的左端,已知平板車上表面距離M的豎直高度為h=0.45m.忽略空氣的阻力,重力加速度g取10m/s2.
(1)求小車左端離O點的水平距離;
(2)若至少有2個小球落在平板車上,則釋放小球的時間間隔△t應(yīng)滿足什么條件?
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【題目】三個質(zhì)點A、B、C均由N點沿不同路徑運動至M點,運動軌跡如圖所示,三個質(zhì)點同時從N點出發(fā),同時到達M點,下列說法正確的是
A. 三個質(zhì)點從N點到M點的平均速度相同
B. 三個質(zhì)點任意時刻的速度方向都相同
C. 三個質(zhì)點從N點出發(fā)到任意時刻的平均速度都相同
D. 三個質(zhì)點從N點到M點的位移相同
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【題目】如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,當(dāng)PQ在外力的作用下運動時,MN在磁場力的作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是( 。
A. 向右加速運動
B. 向左加速運動
C. 向右勻速運動
D. 向左減速運動
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【題目】(1)電磁打點計時器是一種計時儀器,它使用________電源,工作電壓在______v以下,當(dāng)電源的頻率是50Hz時,它每隔_______s打一個點。如圖所示紙帶是某同學(xué)練習(xí)使用電磁打點計時器時得到的,打下的點跡的分布情況如圖所示。從打下A點到打下B點共14個點跡,歷時__________s。
(2)在使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中,有如下步驟
A. 把電火花計時器固定在桌子上
B. 安裝好紙帶
C. 松開紙帶讓物體帶著紙帶運動
D. 接通220v交流電源
E. 按下脈沖輸出開關(guān),進行打點
這些步驟正確的排列順序為___________________________________
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