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如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、足够长且电阻...

manfen5.com 满分网如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计,导轨平面的倾角为α,条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直.长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“manfen5.com 满分网”型装置,总质量为m,置于导轨上.导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未画出).线框的边长为d(d<l),电阻为R,下边与磁场区域上边界重合.将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直.重力加速度为g.
求:(1)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳热Q;
(2)线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1
(3)经过足够长时间后,线框上边与磁场区域下边界的最大距离Χm
(1)线框中产生的焦耳热Q等于克服安培力做的功,安培力所做的功可以通过动能定理去求; (2)设线框刚离开磁场下边界时的速度为v1,则接着向下运动2d,可由动能定理可列出方程,再根据感应电动势公式,感应电流的公式,安培力的公式表达出这些物理量,最后由牛顿第二定律求出在t到t+△t时间内速度的变化量,最后再两边同时求和,速度求和就是v1,这样就可以求出时间t; (3)经过足够长时间后,线框在磁场下边界与最大距离xm之间往复运动,可以根据动能定理直接求出最大距离. 【解析】 (1)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中,作用在线框上的安培力做功为W          由动能定理  mgsinα•4d+W-BIld=0          且Q=-W          解得  Q=4mgdsinα-BIld    (2)设线框刚离开磁场下边界时的速度为v1,则接着向下运动2d         由动能定理得:         装置在磁场中运动时收到的合力F=mgsinα-F′         感应电动势   E=Bdv         感应电流     I′=         安培力       F'=BI'd        由牛顿第二定律,在t到t+△t时间内,有        则        有        解得      (3)经过足够长时间后,线框在磁场下边界与最大距离xm之间往复运动        由动能定理   mgsinα•xm-BIl(xm-d)=0        解得     答:(1)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳热为4mgdsinα-BIld;(2)线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1为;(3)经过足够长时间后,线框上边与磁场区域下边界的最大距离Χm为.
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考点分析:
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如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响).
已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t时,刻经极板边缘射入磁场.上述m、q、l、l、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
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(1)求电压U的大小.
(2)求manfen5.com 满分网时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径.
(3)何时刻进入两极板的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间.
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如图所示,电动机牵引的是一根原来静止的长L=1m,质量m=0.1kg的金属棒MN,棒电阻R=1Ω,MN架在处于磁感强度B=1T的水平匀强磁场中的竖直放置的固定框架上,磁场方向与框架平面垂直,当导体棒上升h=3.8m时获得稳定速度,其产生的焦耳热Q=2J,电动机牵引棒时,伏特表、安培表的读数分别为7V、1A,已知电动机的内阻r=1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,g取10m/s2,求:
(1)金属棒所达到的稳定速度大小.
(2)金属棒从静止开始运动到达稳定速度所需的时间.

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(1)如图1为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
①在该实验中必须采用控制变量法,应保持______不变,用钩码所受的重力作为______,用DIS测小车的加速度.
②改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图2所示).
a.分析此图线的OA段可得出的实验结论是______
b.(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______
(A)小车与轨道之间存在摩擦(B)导轨保持了水平状态
(C)所挂钩码的总质量太大(D)所用小车的质量太大
(2)用图3所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(1)电流表(量程0.6A、3A);
(2)电压表(量程3V、15V)
(3)定值电阻(阻值1Ω(4)、额定功率5W)
(5)定值电阻(阻值10Ω(6),额定功率10W)
(7)滑动变阻器(阴值范围0--10Ω(8)、额定电流2A)
(9)滑动变阻器(阻值范围0-100Ω(10)、额定电流1A)
那么a.要正确完成实验,电压表的量程应选择______V,电流表的量程应选择______A;R应选择______Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是______Ω的滑动变阻器.
b.引起该实验系统误差的主要原因是______
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manfen5.com 满分网如图所示,A、B、O、C为在同一竖直平面内的四点,其中A、B、O沿同一竖直线,B、C同在以O为圆心的圆周(用虚线表示)上,沿AC方向固定有一光滑绝缘细杆L,在O点固定放置一带负电的小球.现有两个质量和电荷量都相同的带正电的小球a、b,先将小球a穿在细杆上,让其从A点由静止开始沿杆下滑,后使 b从A点由静止开始沿竖直方向下落.各带电小球均可视为点电荷,则下列说法中正确的是( )
A.从A点到C点,小球a做匀加速运动
B.小球a在C点的动能大于小球b在B点的动能
C.从A点到C点,小球a的机械能先增加后减小,但机械能与电势能之和不变
D.小球a从A点到C点的过程中电场力做的功大于小球b从A点到B点的过程中电场力做的功
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如图所示,MN和PQ为两个光滑的电阻不计的水平金属导轨,变压器为理想变压器,今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场,则以下说法正确的是( )
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A.若ab棒匀速运动,则IR≠0,IL≠0,IC=0
B.若ab棒匀速运动,则IR=0,IL=0,IC=0
C.若ab棒固定,磁场按B=Bmsinωt.的规律变化,则IR≠0,IL≠0,IC≠0
D.若ab棒做匀加速运动,IR≠0,IL≠0,IC≠0
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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