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如图所示,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接有一个阻值...

如图所示,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接有一个阻值为R的电阻,在两导轨间的矩形区域OO1O1′O′内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直地搁在导轨上,与磁场的上边界相距d.现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好接触且下落过程中始终保持水平,导轨的电阻不计).
(1)求棒ab离开磁场的下边界时的速度大小.
(2)求棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小.
(3)求棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热.

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(1)棒ab在离开磁场做匀速直线运动,重力与安培力平衡,由E=BLv、I=、F=BIL推导出安培力,由平衡条件求出棒ab离开磁场的下边界时的速度大小. (2)推导安培力的表达式得到速度达到v1时的安培力大小,根据牛顿第二定律求出加速度. (3)棒ab从静止释放到刚出磁场的过程,根据能量守恒定律求解在通过磁场区的过程中回路产生的焦耳热,由焦耳定律求解棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热. 【解析】 (1)设棒ab离开磁场的边界前做匀速运动的速度为v,产生的感应电动势为:E=BLv    …① 电路中的电流I=   …② 对棒ab,由平衡条件得:mg-BIL=0   …③ 联立①②③解得:v=    …④ (2)设棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小为a,则: 产生的感应电动势为:E1=BLv1…⑤ 电路中的电流…⑥ 则由牛顿第二定律可得:mg-BIL=ma…⑦ 联立①②⑤解得:…⑧ (3)设整个回路中产生的焦耳热为Q,由能量的转化和守恒定律可得: mg(d+d)=Q+mv2    …⑨ 联立④⑤解得:Q=mg(d+d)-  …⑩ 由于通过棒ab和电阻R的电流始终相等,由焦耳定律可得,棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热Qab为:   Qab=[mg(d+d)-] 答: (1)棒ab离开磁场的下边界时的速度大小是. (2)求棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小是g. (3)求棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热是Qab=[mg(d+d)-].
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考点分析:
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为了解决高楼救险中云梯高度不够高的问题,可在消防云梯上再伸出轻便的滑杆,如图为一次消防演习中模拟解救被困人员的示意图,被困人员使用安全带上的挂钩挂在滑杆上、沿滑杆下滑到消防云梯上逃生.为了安全,被困人员滑到云梯顶端的速度不能太大,通常滑杆由 AO、OB两段直杆通过光滑转轴在O处连接,滑杆A端用挂钩钩在高楼的固定物上,且可绕固定物自由转动,B端用铰链固定在云梯上端,且可绕铰链自由转动,以便调节被困人员滑到云梯顶端的速度大小.设被困人员在调整好后的滑杆上下滑时滑杆与竖直方向的夹角保持不变,被困人员可看作质点、不计过O点时的机械能损失.已知AO长L1=6m,OB长L2=12m,竖直墙与云梯上端点B的水平距离d=13.2m,被困人员安全带上的挂钩与滑杆AO间、滑杆OB间的动摩擦因数均为μ=5/6,被困人员到达云梯顶端B点的速度大小不能超过6m/s,取g=10m/s2
(1)现测得OB与竖直方向的夹角为53,请分析判断被困人员滑到B点是否安全.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(2)若云梯顶端B点与竖直墙间的水平距离保持不变,求能够被安全营救的被困人员与云梯顶端B的最大竖直距离.(结果可用根式表示)

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我们知道,将两个金属电极锌、铜插入一个水果中就可以做成一个水果电池(如图1所示).现要测量水果电池的电动势和内阻,两位同学采用不同的方法进行探究.
(1)甲同学用量程为0~1V、内阻约10kΩ的电压表测水果电池的电压时读数为0.74V;用欧姆表直接测水果电池的两极,读得此时的读数为9kΩ;用灵敏电流表直接接水果电池的两极,测得电流为0.55mA.甲同学通过自己的分析认为该水果电池的电动势为0.74V,由全电路欧姆定律得内阻为manfen5.com 满分网,此结果与欧姆表测量结果相差很大.请你帮助分析出现这个差距的原因.(只要说出其中的两点即可)①______;②______
(2)乙同学利用课本上介绍的伏安法测水果电池的电动势和内阻,电路图和实物图如图2所示.
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下表是测量某一水果电池时记录的数据.
123456789
电压U/V0.3200.3400.3960.4400.4600.5000.5200.5700.610
电流I/mA0.4600.4000.3220.2700.2380.2040.1800.1320.100
请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点(如图3),并作出U随I变化的关系图象.由图象求出电流小于0.3mA时水果电池的电动势为______V,内阻为______Ω.
某次实验后发现电压表坏了,丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻,该同学在利用图象法处理数据时该作出____________ 变化的关系图象.另外该同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电,灯泡并不发光(检查电路无故障)分析其不亮的原因是______
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某实验小组学生采用如图1所示的装置(实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后,通过分析“小车位移与速度变化的对应关系”来研究“合外力对小车所做的功与速度变化的关系”.下图是实验中得到的一条纸带,点O为纸带上的起始点,A、B、C是纸带的三个连续的计数点,相邻两个计数点间均有4个点未画出,用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图所示,已知所用交变电源的频率为50Hz,问:
①打B点时刻,小车的瞬时速度vB=    m/s(结果保留两位有效数字)
②实验中,该小组同学画出小车位移x与速度v的关系图象如图2所示.根据该图形状,某同学对W与v的关系作出的猜想,肯定不正确的是    (填写选项字母代号)
A.Wccv2     B.Wccv      C.manfen5.com 满分网         D.Wccv3
③本实验中,若钩码下落高度为h1时合外力对小车所做的功W,则当钩码下落h2时,合外力对小车所做的功为    .(用h1、h2、W表示)manfen5.com 满分网 查看答案
如图所示,三维坐标系O-xyz的z轴方向竖直向上,所在空间存在y轴正方向的匀强电场,一质量为m、电荷量为+q的小球从z轴上的A点以速度v水平抛出,A点坐标为(0,0,l),重力加速度为g,场强manfen5.com 满分网.下列说法中正确的是( )
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A.小球做非匀变速曲线运动
B.小球运动的轨迹所在的平面与xOy平面的夹角为45°
C.小球的轨迹与xOy平面交点的坐标为(manfen5.com 满分网,l,0)
D.小球到达xOy平面时的速度大小为manfen5.com 满分网
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中国正在实施北斗卫星导航系统建设工作,将相继发射五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星,到2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统.中国北斗卫星导航系统官方网站2010年1月22日发布消息说,五天前成功发射的中国北斗卫星导航系统第三颗组网卫星,经过四次变轨,于北京时间当天凌晨一时四十七分,成功定点于东经一百六十度的赤道上空.关于成功定点后的“北斗导航卫星”,下列说法正确的是( )
A.根据你知道的常识估计嫦娥二号到月球的距离约为北斗导航卫星轨道半径的9倍
B.运行速度大于7.9km/s小于11.2km/s
C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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