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如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒a和...

如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒a和b与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计。整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B。在t=0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动。已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=300,g取10m/s2,不计两导棒间的相互作用力。  

说明: 说明: 6ec8aac122bd4f6e      

(1)为使导体棒b能沿导轨向下运动,a的速度v不能超过多大?

(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值

(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字)。

 

(1)v1<10m/s(2)8m/s(3)14.9J 【解析】⑴设a的速度为v1,由于b初态速度为零,则   ①  (1分) 对b: ②(1分)      FA<mgsinθ  ③(1分) 将①②式代入③式得:v1<10m/s  ④(1分) ⑵设a的速度为v1,b的速度为v2,回路电流为I, 则:  ⑤(1分) 对a:mgsinθ + FA = F     ⑥(2分) 代入数据得:   (1分) 设b的最大速度为vm,则有:(2分) 代入数据得:     vm= 8m/s (1分) ⑶对b:mgsinθ-FA= ma    (1分) 取任意无限小△t时间:  (1分) 代入数据并求和得:   8t-x2 = 2v2  (1分) 将t=2s,v2=5.06m/s代入上式得:x2=5.88m   (1分) a的位移:x1=v1t = 2×2 = 4m 由功能关系知:   (1分) 代入数据得:WF=14.9J   (1分)
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考点分析:
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如图甲所示,两块相同的平行金属板M、N正对着放置,相距为6ec8aac122bd4f6e,板M、N上的小孔s1、s2与 O三点共线,s2O=R,连线s1O垂直于板M、N。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。收集屏PQ上各点到O点的距离都为2R,两端点P、Q关于连线s1O对称,屏PQ所对的圆心角θ=120°。质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场,接着通过s2进入磁场。质子重力及质子间的相互作用均不计,质子在s1处的速度看作零。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

⑴若M、N间的电压UMN=+U时,求质子进入磁场时速度的大小6ec8aac122bd4f6e

⑵若M、N间接入如图乙所示的随时间t变化的电压6ec8aac122bd4f6e(式中6ec8aac122bd4f6e,周期T已知),且在质子通过板间电场区域的极短时间内板间电场视为恒定,则质子在哪些时刻自s1处进入板间,穿出磁场后均能打到收集屏PQ上?

⑶在上述⑵问的情形下,当M、N间的电压不同时,质子从s1处到打在收集屏PQ上经历的时间t会不同,求t的最大值。

 

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如图,顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上,导轨MO、NO的长度相等,M、N两点间的距离l=2m,整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中。一根粗细均匀、单位长度电阻值r=0.5Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下,从MN处以速度v=2m/s沿导轨向右匀速滑动,导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好,不计导轨电阻,求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

⑴导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小;

⑵开始运动后0.2s内通过导体棒的电荷量q;

⑶导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q。

 

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如图所示,倾角θ=300、长L=2.7m的斜面,底端与一个光滑的1/4圆弧平滑连接,圆弧底端切线水平。一个质量为m=1kg的质点从斜面最高点A沿斜面下滑,经过斜面底端B恰好到达圆弧最高点C,又从圆弧滑回,能上升到斜面上的D点,再由D点由斜面下滑沿圆弧上升,再滑回,这样往复运动,最后停在B点。已知质点与斜面间的动摩擦因数为μ=6ec8aac122bd4f6e/6,g=10m/s2,假设质点经过斜面与圆弧平滑连接处速率不变。求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)质点第1次经过B点时对圆弧轨道的压力

(2)质点从A到D的过程中重力势能的变化量

(3)质点从开始到第8次经过B点的过程中在斜面上通过的路程

 

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如图(a)所示,在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车,甲车系一穿过打点计时器的纸带,当甲车受到水平向右的瞬时冲量时,随即启动打点计时器,甲车运动一段距离后,与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动,纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图(b)所示,电源频率为50Hz,求:甲、乙两车的质量比m:m

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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下列叙述中不符合物理学史的是       

A.麦克斯韦提出了光的电磁说

B.爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说

C.汤姆生发现了电子,并首先提出原子的核式结构模型

D.贝克勒尔通过对天然放射性的研究,发现了放射性元素钋(Pa)和镭(Ra)

 

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