如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B
=1T.将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.(取g=10m/s
2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式).
考点分析:
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如图甲所示,两块相同的平行金属板M、N正对着放置,相距为
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,板M、N上的小孔s
1、s
2与 O三点共线,s
2O=R,连线s
1O垂直于板M、N.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.收集屏PQ上各点到O点的距离都为2R,两端点P、Q关于连线s
1O对称,屏PQ所对的圆心角θ=120°.质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s
1进入M、N间的电场,接着通过s
2进入磁场.质子重力及质子间的相互作用均不计,质子在s
1处的速度看作零.
(1)若M、N间的电压U
MN=+U时,求质子进入磁场时速度的大小v
.
(2)若M、N间接入如图乙所示的随时间t变化的电压U
MN=|U
Osin
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t|(式中U
=
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,周期T已知),且在质子通过板间电场区域的极短时间内板间电场视为恒定,则质子在哪些时刻自s
1处进入板间,穿出磁场后均能打到收集屏PQ上?
(3)在上述(2)问的情形下,当M、N间的电压不同时,质子从s
1处到打在收集屏PQ上经历的时间t会不同,求t的最大值.
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如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO′匀速转动,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道PQ,转轴和水平轨道交于O′点.一质量m=1kg的小车(可视为质点),在F=4N的水平恒力作用下,从O′左侧x
=2m处由静止开始沿轨道向右运动,当小车运动到O′点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘半径OA与x轴重合.规定经过O点水平向右为x轴正方向.小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s
2.求:
(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度.
(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为多大.
(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围.
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现有以下器材:电流表A(量程0.6A、内阻r
A=0.5Ω),电阻箱R(量程99.99Ω),待测电阻R
x,直流电源(电动势E和内阻r待测),单刀单掷开关S
1,单刀双掷开关S
2,带铁夹的导线若干.某探究实验小组设计如图甲所示的实验电路,用来测定待测电阻的阻值R
x、直流电源的电动势E和内阻r.
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(1)按图甲所示的电路,将图乙所示的实物连线补画完整
(2)测量电阻R
x的阻值
①将开关S
1闭合、开关S
2接a,接出电流表的示数I
1;
②保持开关S
1闭合,将开关S
2接b,调节电阻箱R的阻值,使得电流表的示数也为I
1,此时电阻箱的阻值R=4.00Ω,则R
x=______Ω.
(3)测电源的电动势E和内阻r
将开关S
1闭合,开关S
2接b,调节电阻箱R的阻值,记下电流表的示数I,得到若干组R、I的数据(见下表)
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
R/Ω | 3.00 | 6.00 | 9.00 | 12.00 | 15.00 |
I/A | 0.59 | 0.37 | 0.27 | 0.21 | 0.18 |
/A-1 | 1.70 | 2.70 | 3.70 | 4.75 | 5.60 |
请在图丙所示的坐标纸上作出
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的图象,并根据图象求得电动势E=______V,内阻r=______Ω(保留两位有效数字).
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某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示.在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连.滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象.
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(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的△t
1______△t
2(选填“>”、“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平.
(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d=______mm.
(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若△t
1、△t
2和d已知,要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,还应测出______和______(写出物理量的名称及符号).
(4)若上述物理量间满足关系式______,则表明在上述过程中,滑块和砝码组成的系统机械能守恒.
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如图甲所示,正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示.t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正.则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是( )
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A.
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B.
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C.
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D.
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