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如图所示,两根间距为L的金属导轨MN和PQ,电阻不计,左端弯曲部分光滑,水平部分...

如图所示,两根间距为L的金属导轨MNPQ,电阻不计,左端弯曲部分光滑,水平部分导轨与导体棒间的滑动摩擦因数为μ,水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场Ⅰ,右端有另一磁场Ⅱ,其宽度也为d,但方向竖直向下,两磁场的磁感强度大小均为B0,相隔的距离也为d.有两根质量为m、电阻均为R的金属棒ab与导轨垂直放置,b棒置于磁场Ⅱ中点CD处.现将a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动下去.

(1)当a棒在磁场Ⅰ中运动时,若要使b棒在导轨上保持静止,则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0,求h0的大小;

(2)若将a棒从弯曲导轨上高度为h(h<h0处由静止释放,a棒恰好能运动到磁场Ⅱ的左边界处停止,求a棒克服安培力所做的功;

(3)若将a棒仍从弯曲导轨上高度为h(h<h0处由静止释放,为使a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间而变化,将a棒刚进入磁场Ⅰ的时刻记为t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0,试求出在a棒通过磁场Ⅰ的这段时间里,磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化的关系式。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)(2)mgh-μmg2d  (3)B=B0-   【解析】(1)因为a棒进入磁场Ⅰ后做减速运动,所以只要刚进入时b棒不动,b就可以静止不动。对a棒:由机械能守恒:mgh0=mv    —————————————1分 对回路:ε=BLv0,I= ——————————————————————1分 对b棒:BIL=μmg      ——————————————————————1分 联立解得:h0=. ——————————————————————1分 (2)由全过程能量守恒与转化规律:mgh=μmg2d+W克A  ————————2分 解得:W克A=mgh-μmg2d                 ————————————— 2分 (3)a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流,说明感应电动势为零,根据法拉第电磁感应定律ε=,在Δt≠0的前提下,ΔΦ=0即Φ保持不变  ———————————1分 对a棒:由机械能守恒:mgh=mv2     ————————————————1分 a棒进入磁场Ⅰ后,由牛顿第二定律得:a=μg 经过时间t,a棒进入磁场Ⅰ的距离为x=vt-at2   ——————————  1分 磁通量Φ=B0(d-x)L-BL    ————————————————1分 又最初磁通量为Φ0=B0dL-B0L=B0dL=Φ  ——————————1分 联立解得:B=B0-       ————————————1分
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考点分析:
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如图所示,在一次消防演习中,消防员练习使用挂钩从高空沿滑杆由静止滑下,滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴连接地O处,可将消防员和挂钩均理想化为质点,且通过O点的瞬间没有机械能的损失。已知AOL1=5m,OBL2=10m,两面竖直墙MN的间距d=11m。滑杆A端用铰链固定在墙上,可自由转动。B端用铰链固定在另一侧墙上。为了安全,消防员到达对面墙的速度大小不能超过6m/s,挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为μ=0.8。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)若测得消防员下滑时, OB段与水平方向间的夹角始终为37°,求消防员在两滑杆上运动时加速度的大小及方向;

(2)若B端在竖直墙上的位置可以改变,求滑杆端点A、B间的最大竖直距离。

 

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如图所示,电源内阻r=1Ω,R1=2Ω,R2=6Ω,灯L上标有“3V、1.5W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1A,灯L恰能正常发光。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)求电源的电动势;

(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;

(3)当滑动阻器的Pb段电阻多大时,变阻器R3上消耗的功率最大?最大值多大?

 

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4×100m接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目,有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程.为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s0 处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L=20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动,试求:

(1)若s0 =13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?

(2)若s0 =16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?

 

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如图所示的电路中,直径为D的圆环是用粗细均匀的电阻丝制成的,其阻值为R,图中A,B,…,H为圆环的等分点,A点固定,P为滑片,且滑片P能沿圆环滑动,并保持良好的接触,电源电动势为E,内阻不计。当闭合电键S后,滑片P沿圆环顺时针滑动时,图中各表的示数会发生变化。甲、乙两同学按此电路图,分别做实验,并记下当滑片P在某些位置时各电表的示数。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

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根据上述实验数据,回答下列问题:

(1)根据表1中的实验数据,请通过计算,分析完成表1中“位置A”下的空格。

                                                           

(2)根据表1、表2中的实验数据,请通过比较、分析来说明甲、乙两同学测得的实验数据不同的原因:                                                          

(3)根据(2)中的分析,请思考:当滑片P滑到G、A之间位置X时,则表2中“位置X”下的空格可能的数据(即各电表的示数)分别是(       )

A.0.05A,0.75V,5.25V           B.0.07A,1.05V,4.95V

C.0.16A,2.40V,3.60V           D.0.25A,3.75V,2.25V

 

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某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”。

该小组已经测量了两个光电门间的距离为L,遮光条的宽度为d,遮光条通过两个光电门的时间分别为t1、t2,则:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)小车的实际加速度可以表示为____________(用题中所给物理量表示)

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(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可在坐标纸上画出a-F关系的点迹(如图所示)。经过分析,发现这些点迹存在一些问题,产生的主要原因可能是(      )

A.轨道与水平方向夹角太大

B.轨道保持了水平状态,没有平衡摩擦力

C.所挂钩码的总质量太大,造成上部点迹有向下弯曲趋势

D.所用小车的质量太大,造成上部点迹有向下弯曲趋势

 

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