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如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环球,在M...

如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环球,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II,磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,且平行轨道足够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1,下落到MN处的速度大小为v2。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)求导体棒ab从A下落到r/2时的加速度大小。(6分)

(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。(7分)

(3)若将磁场II的CD边界略微下移,导体棒ab刚进入磁场II时速度大小v3,要使其在外力F作用下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式(7分)

 

略 【解析】(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生产生感应电动势,导体棒ab从A下落r/2时,导体棒在策略与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得 mg-BIL=ma,式中l=r 式中 =4R 由以上各式可得到 (2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即 式中 解得    导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,有 得 此时导体棒重力的功率为 根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即 = 所以,= (3)设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为,此时安培力大小为 由于导体棒ab做匀加速直线运动,有 根据牛顿第二定律,有 F+mg-F′=ma 即 由以上各式解得
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如图所示,第三象限内存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场方向向里,大小为B0,匀强电场场强为E。第二象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面向内的匀强磁场,磁场的下边界与x轴重合。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以某一速度从M点进入第三象限,沿与y轴成600的直线运动到P点,在P点进入第二象限的磁场,经过一段时间后粒子垂直y轴上的N点通过y轴,N点到原点距离为L。忽略粒子的重力影响。求:

6ec8aac122bd4f6e

(1)请分析匀强电场的场强方向并求出粒子的运动速度。(6分)

(2)矩形有界磁场的磁感应强度B的大小。(10分)

(3)矩形有界磁场的最小面积。(4分)(要求有必要的文字叙述和轨迹图)

 

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如图,在高h1=30m的光滑水平平台上,质量m1=1kg的小物块以1水平速度v1与质量m2=2kg的静止小物块2正碰,碰后合为一个小物块3;小物块3做平抛运动,恰从光滑圆弧形轨道BC的B点的切线方向进入圆弧形轨道,B点的高度h2=15m,圆弧轨道的圆O与平台等高,轨道最低点C的切线水平,并与地面上长为L=70m的水平粗糙轨道CD平滑连接;小物块3沿轨道BCD运动与右边墙壁发生碰撞。g=10m/s2。求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)小物块1的水平速度v1的大小?(5分)

(2)若小物块3与墙壁只发生一次碰撞,碰后速度等大反向,没有冲出B点,最后停在轨道CD上的某点p(p点没画出)。设小物块3与轨道CD之间的动磨擦因数为μ,求μ的取值范围。(7分)

 

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Ⅱ某同学为了测量电流表G的内阻和一段电阻丝AB的电阻率ρ,设计了如图甲所示的电路.已知滑片P与电阻丝有良好的接触,其他连接导线电阻不计.现有以下器材:

A.待测电流表G(量程为60mA,内阻Rg)

B.一段粗细均匀的电阻丝AB(横截面积为S=1.0×10-7m2,总长度为L总=60 cm)

C.定值电阻R=20Ω

D.电源E(电动势为6V,内阻不计)

E.毫米刻度尺

F.电键S,导线若干

(1)连接好电路,闭合电键S,调节滑片P的位置,测出电阻丝AP的长度L和电流表的读数I;改变P的位置,共测得5组L与I的值.

说明: 6ec8aac122bd4f6e说明: 6ec8aac122bd4f6e

(2)根据测出的I的值,计算出说明: 6ec8aac122bd4f6e的值,并在坐标纸上描出了各数据点(L,说明: 6ec8aac122bd4f6e),如图丙所示,请根据这些数据点在图丙上作出说明: 6ec8aac122bd4f6e-L的图象.

(3)由说明: 6ec8aac122bd4f6e-L的图象可得待测电流表内阻Rg=________Ω,电阻丝电阻率ρ=_________Ω·m.(结果保留两位有效数字)

(4)实验所提供的器材中,如果电源E的内阻未知且不能忽略,其他条件不变,则(   )

A.仍能测出Rg和ρ                      B.Rg和ρ均不能测出

C.只能测出Rg                           D.只能测出ρ

Ⅲ.在“测定一节干电池电动势和内阻”的实验中

6ec8aac122bd4f6e

(1)第一组同学利用如图a的实验装置测量,电压表应选择量程      (填“3V”或“15V”),实验后得到了如图b的U-I图象,则电池内阻为     W

(2)第二组同学也利用图a的连接测量另一节干电池,初始时滑片P在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表才有读数,于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图,如图c所示,则根据图象可知,电池的电动势为       V,内阻为       W

 

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Ⅰ (1)在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验时用如图所示的装置,先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上复写纸和白纸,并将该木板竖直立于槽口附近处.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离说明: 6ec8aac122bd4f6ecm,B、C间距离y 2 =14.58cm.(g取9.80m/s2)

说明: 6ec8aac122bd4f6e

根据以上直接测量的物理量得小球初速度为说明: 6ec8aac122bd4f6e_____(用题中所给字母表示)

②小球初速度的测量值为_____________m/s。(保留两位有效数字)

 

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如图所示,等离子气流(由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度说明: 6ec8aac122bd4f6e射入P1和P2两极板间的匀强磁场中,说明: 6ec8aac122bd4f6e直导线与P1、P2相连接,线圈A与直导线cd相连接。线圈A内存在变化的磁场,且磁感应强度B的正方向规定为向左,已知ab和cd的作用情况为:0~2s内互相排斥,2~4s内互相吸引。则线圈A内磁感应强度B随时间说明: 6ec8aac122bd4f6e变化的图象不可能是(    )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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