如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m,上端接有阻值R=0.80Ω的定值电阻,导轨的电阻可忽略不计.导轨处于磁感应强度B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中,磁场的上边界如图中虚线所示,虚线下方的磁场范围足够大.一根质量m=4.0×10
-2kg、电阻r=0.20Ω的金属杆MN,从距磁场上边界h=0.20m高处,由静止开始沿着金属导轨下落.已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好,重力加速度g=10m/s
2,不计空气阻力.
(1)求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小;
(2)求金属杆刚进入磁场时的加速度大小;
(3)若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动,则金属杆在匀速下落过程中其所受重力对它做功的功率为多大?
考点分析:
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(1)用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验.实验时保持小车的质量不变,用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度.
①实验时先不挂钩码,反复调整垫木的左右位置,直到小车做匀速直线运动,这样做的目的是
.
②图乙为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A点之间的距离,如图乙所示.已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=
m/s
2.(结果保留两位有效数字)
③实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线,如图丙所示.此图线的AB段明显偏离直线,造成此现象的主要原因可能是
.(选填下列选项的序号)
A.小车与平面轨道之间存在摩擦 B.平面轨道倾斜角度过大
C.所挂钩码的总质量过大 D.所用小车的质量过大
(2)小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20Ω.他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:
电池组E(电动势为3.0V,内阻约1Ω);电流表A
1(量程0~100mA,内阻约5Ω);电流表A
2(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω);
电阻箱R(0~999.9Ω);开关、导线若干.
小明的实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图丁所示的实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.
F.断开开关.
①小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图戊所示,则这次测量中该电阻丝直径的测量值d=
mm;
②实验中电流表应选择
(选填“A
1”或“A
2”);
③小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图己所示的R-L关系图线,图线在R轴的截距为R
,在L轴的截距为L
,再结合测出的电阻丝直径d,可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=
(用给定的物理量符号和已知常数表示).
④若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,对电阻率的测量结果是否会产生影响?若有影响,请说明测量结果将偏大还是偏小.(不要求分析的过程,只回答出分析结果即可)答:
.
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物理关系式不仅反映了物理量之间的数值关系,也确定了单位间的关系.对于单位的分析是帮助我们检验研究结果正确性的一种方法.下面是同学们在研究平行板电容器充电后储存的能量E
C与哪些量有关的过程中得出的一些结论,式中C为电容器的电容、U为电容器充电后其两极板间的电压、E为两极板间的电场强度、d为两极板间的距离、S为两极板正对面积、ε为两极板间所充介质的相对介电常数(没有单位)、k为静电力常量.请你分析下面给出的关于E
C的表达式可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
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某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验,实验装置如图甲所示.在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ,大线圈Ⅰ与多功能电源连接.多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流i
1的周期为T,且按图乙所示的规律变化,电流i
1将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场,该磁场磁感应强度B与线圈中电流i的关系为B=ki
1(其中k为常数).小线圈Ⅱ与电流传感器连接,并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流i
2随时间t变化的图象.若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大,则下图中所示各图象中可能正确反映i
2-t图象变化的是(图中分别以实线和虚线表示调整前、后的i
2-t图象)( )
A.
B.
C.
D.
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如图所示,A、B两个皮带轮被紧绷的传送皮带包裹,传送皮带与水平面的夹角为θ,在电动机的带动下,可利用传送皮带传送货物.已知皮带轮与皮带之间无相对滑动,皮带轮不转动时,某物体从皮带顶端由静止开始下滑到皮带底端所用的时间是t,则( )
A.当皮带轮逆时针匀速转动时,该物体从顶端由静止滑到底端所用时间一定大于t
B.当皮带轮逆时针匀速转动时,该物体从顶端由静止滑到底端所用时间一定小于t
C.当皮带轮顺时针匀速转动时,该物体从顶端由静止滑到底端所用时间可能等于t
D.当皮带轮顺时针匀速转动时,该物体从顶端由静止滑到底端所用时间一定小于t
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在光滑水平面上放有一根平直的弹性轻质长绳,绳上从左向右均匀分布有一系列质点1,2,3,…,相邻两个质点间的距离均为0.10m.在t=0时刻质点1开始沿垂直于绳的方向在水平面内做简谐运动,运动图象如图所示.此振动沿绳向右传播,当振动刚好传播到质点13时,质点1恰好完成第一次全振动.则( )
A.此振动在绳中传播的速度大小为3.25m/s
B.质点13开始振动时的运动方向沿x轴正方向
C.质点13开始振动时,质点7通过的路程为10cm
D.质点7开始运动后与质点1的运动方向总是相同的
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