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如图(甲)所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动。轮上绕有轻质柔软...

如图(甲)所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动。轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为m的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电 阻,其余电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直。开始时金属杆置于导轨下端,将质量为M的重物由静止释放,重物最终能匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,忽略所有摩擦。

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(1)重物匀速下降的速度V的大小是多少?

(2)对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出v-M实验图线。图(乙)中画出了磁感应强度分别为B1和B2时的两条实验图线,试根据实验结果计算B1和B2的比值。

(3)若M从静止到匀速的过程中一目下降的高度为h,求这一过程中R上产生的焦耳热

 

(1)  (2)    (3) 【解析】 试题分析:重物匀速下降时,金属杆匀速上升,合力为零.由F=BIL、、E=BLv,结合平衡条件求出重物匀速下降的速度v,再根据v的表达式,分析v-M图象的斜率,结合图象求出斜率,即可得到B1和B2的比值.M从静止到匀速的过程中下降高度h的过程中,M的重力势能减小转化为m的重力势能、系统的动能和内能,可根据能量守恒定律求解R上产生的焦耳热. 金属杆达到匀速运动时,受绳子拉力F、金属杆的重力mg、向下的安培力FA. 则:F=FA+mg  ① 其中 F=Mg     ② 又对金属杆有:安培力FA=BIL,感应电流,感应电动势E=BLv, 则       ③ 由①②③得 。 (2) 由第一题结果及题意可得v-M的函数关系式为 结合图线可知,斜率  所以 因此 (3)由能量关系,在这个过程中R上产生的焦耳热为 将v代入可得: 考点:导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;安培力;电磁感应中的能量转化.
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考点分析:
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如图所示,x轴与水平传送带重合,坐标原点O在传送带的左端,传送带长L=8m,传送带右端Q点和竖直光滑圆轨道的圆心在同一竖直线上,皮带匀速运动的速度v0=5m/s。一质量m=1kg的小物块轻轻放在传送带上xP=2m的P点,小物块随传送带运动到Q点后恰好能冲上光滑圆弧轨道的最高点N点。小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g=10 m/s2。求:

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(1)N点的纵坐标;

(2)从P点到Q点,小物块在传送带上运动系统产生的热量;

(3)若将小物块轻放在传送带上的某些位置,小物块均能沿光滑圆弧轨道运动(小物块始终在圆弧轨道运动不脱轨),求这些位置的横坐标范围。

 

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如图所示,在虚线AB的左侧固定着一个半径R=0.2m的1/4光滑绝缘竖直轨道,轨道末端水平,下端距地面高H=5m,虚线AB右侧存在水平向右的匀强电场,场强E=2×103 V/m。有一带负电的小球从轨道最高点由静止滑下,最终落在水平地面上,已知小球的质量m=2g,带电量q=1×10-6 C,小球在运动中电量保持不变,不计空气阻力(取g=10m/s2)求:

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(1)小球落地的位置离虚线AB的距离;

(2)小球落地时的速度。

 

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有一根长陶瓷管,其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜,管的两端有导电箍M和N,如图甲所示。用多用表电阻档测得MN间的电阻膜的电阻约为1kΩ,陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。

某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。

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A米尺(最小分度为mm);               

B游标卡尺(游标为20分度);

C电流表A1(量程0~5mA,内阻约10 Ω);

D电流表A2(量程0~100mA,内阻约0.6Ω);

E电压表V1 (量程5V,内阻约5kΩ);    

F电压表V2(量程15V,内阻约15kΩ);

G滑动变阻器R1(阻值范围0~10 Ω,额定电流1.5A);

H滑动变阻器R2(阻值范围0~100Ω,额定电流1A);

I电E(电动势6V,内阻可不计);           

J开关一个,导线若干。

①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm,用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径,其示数如图乙所示,该陶瓷管的外径D=       cm.

②为了比较准确地测量电阻膜的电阻,且调节方便,实验中应选用电流表        ,电压表         ,滑动变阻器          。(填写器材前面的字母代号)

③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图。

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④若电压表的读数为U,电流表的读数为I,镀膜材料的电阻率为r,计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=___________(用已知量的符号表示)。

 

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有下面三个高中物理课本力学实验:A.验证牛顿第二定律;B.探究合外力做功与动能变化的关系;C.验证机械能守恒定律。在这三个实验中:(选填前面的字母)

①需要平衡摩擦力的是              

②需要使用天平测量物体质量的是        

③需要使用打点计时器的是             

④需要求物体通过某点瞬时速度的是         

 

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如图所示,一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道于平面向上.质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回到底端.若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计.则下列说法正确的是(  )

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A.金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多

B.金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于满分5 manfen5.commv满分5 manfen5.com

C.金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等

D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦尔热

 

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