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如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20m,电阻R=8Ω...

如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20m,电阻R=8Ω,有一电阻r=2Ω,质量m=1kg的金属棒ab垂直平放在轨道上,轨道电阻可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=5T,现用一外力F沿轨道方向拉金属棒,使之做初速为零的匀加速直线运动,加速度a=1m/s2.试求:
(1)2s内通过电阻R的电量Q大小;
(2)外力F与时间t的关系;
(3)求当t=5s时电阻R上的电功率PR和F的功率PF的大小,并用能量守恒的观点说明两者为何不相等?

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(1)金属棒做初速为零的匀加速直线运动,由运动学公式位移求出2s通过的位移,由Q=I△t、I=、E=结合求解电量Q; (2)推导出安培力的表达式,根据牛顿第二定律得到外力F与时间t的关系式; (3)当t=5s时,求出感应电流,即可求出电阻R上的电功率PR,PF=Fv.分析能量如何转化来解释:外力F的功率转化为用于导体棒动能增加的机械功率和电阻上的发热功率,而发热功率还包括电阻R上的功率和导体棒电阻r的功率,所以有PR<PF. 【解析】 (1)t=2s时,金属棒通过的位移为 x= 回路磁通量的变化量为△Φ=BxL=2Wb 感应电流为 则电量  代入解得  Q=0.2C (2)安培力表达式为FA=BIL=BL= 代入解得, 根据牛顿第二定律得  F-FA=ma 则得  F=1+0.1t    (3)当t=5s时,, 则PR=I2R=2W, 因F=1.5N,v=at=5m/s,则PF=Fv=7.5W.   外力F的功率转化为用于导体棒动能增加的机械功率和电阻上的发热功率,而发热功率还包括电阻R上的功率和导体棒电阻r的功率,所以有PR<PF.   答:(1)2s内通过电阻R的电量Q大小是0.2C; (2)外力F与时间t的关系是F=1+0.1t; (3)当t=5s时电阻R上的电功率PR是2W,F的功率PF的大小是7.5W,外力F的功率转化为用于导体棒动能增加的机械功率和电阻上的发热功率,而发热功率还包括电阻R上的功率和导体棒电阻r的功率,所以有PR<PF.
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考点分析:
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如图为某高台滑雪轨道部分简化示意图.其中AB段是助滑雪道,倾角为α,BC段是水平起跳台,CD段是着陆雪道,倾角θ=37°,轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为μ=0.25,图中轨道最高点A处的起滑台距起跳台BC的竖直高度h=10m.A点与C点的水平距离L1=20m,C点与D点的距离为DC=28.125m,运动员连同滑雪板的质量m=60kg.滑雪运动员从A点由静止开始起滑,通过起跳台从C点水平飞出,在落到着陆雪道上时,运动员靠改变姿势自己的速度全部转化成沿着斜面方向,且无能量损失.运动员均可视为质点,设运动员在全过程中不使用雪杖助滑,忽略空气阻力的影响,取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)从C点水平飞出时速度的大小;
(2)运动员在着陆雪道CD上的着陆位置与C点的距离;
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(4)滑雪运动员从A到D克服摩擦力做的功为多少.

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如图所示,封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上,开口向右放置,活塞的横截面积为S.活塞通过轻绳连接了一个质量为m的小物体,轻绳跨在定滑轮上.开始时汽缸内外压强相同,均为大气压p(mg<ps).汽缸内气体的温度T,轻绳处在伸直状态.不计摩擦.缓慢降低汽缸内温度,最终使得气体体积减半,求:
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(2)气体体积减半时的温度T2
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(1)根据电路图甲,在答题卡上(图乙所示)的实物图上画出正确的连线.
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(2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端c应滑动至______端.
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表A1满偏;若此时电流表A2的读数为I2,则A1的量程Im=______
(4)若测量时,A1未调到满偏,两电流表的示数如图丙所示,从图中读出A1的示数I1=______mA,A2的示数I2=______mA;由读出的数据计算得Im=______mA.
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(1)(多选题)改变钩码个数,实验能达到平衡的是   
A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4
B.钩码的个数N1=N2=N3=4
C.钩码的个数N1=2,N3=3,N2=4
D.钩码的个数N1=1,N2=3,N3=5
(2)(多选)达到平衡后,需要记录的是   
A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C.记下各组钩码的个数
D.用天平测出钩码的质量
(3)该学生根据测量数据在白纸上画出了图(乙)所示的五个力,以验证力的平行四边形定则,则   
A.Fd是Fc的平衡力
B.Fa、Fb的合力是Fc
C.Fe、Fd大小一定相等
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在用单摆测重力加速度的实验中:
(1)实验时必须控制摆角θ≤   
(2)某学生在测量摆长时,只量了悬线的长度L当作摆长,而没有加上摆球的半径,直接将L和测得的周期用单摆的周期公式算出了当地的重力加速度.则测出的重力加速度将比实际的重力加速度    (填“大”、“小”、“一样”).
(3)该同学通过改变悬线L长度而测出对应的摆动周期T,再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图象,实验中所得到的T2-L关系图象如图(乙)所示,由图象可知,摆球的半径r=    m;当地g=    m/s2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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