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光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀...

光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0T,垂直于导轨平面向上,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图甲所示.用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,v-t图象如图乙所示,g=10m/s2,导轨足够长.求:
(1)恒力F的大小.
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小.
(3)根据v-t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量.

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(1)由乙图看出,杆的最大速度为4m/s,此时杆做匀速直线运动,受力平衡,安培力大小为F安=,根据平衡条件可求出F. (2)金属杆速度为2.0m/s时,求出安培力大小,由牛顿第二定律求解加速度大小. (3)根据速度图象的“面积”大小等于位移,估算出前0.8s内杆的位移,估算时大于等于半格算一个,小于半格舍去.根据能的转化与守恒定律求解电阻R上产生的热量. 【解析】 (1)由图乙知,杆运动的最大速度vm=4 m/s 此时有  F=mgsin α+F安=mgsin α+ 代入数据解得:F=18 N. (2)对杆进行受力分析,如图所示,由牛顿第二定律可得:  F-F安-mgsin α=ma a= 代入数据得:a=2.0 m/s2. (3)由图乙可知,0.8s末金属杆的速度v1=2.2 m/s,前0.8s内图线与t轴所包围的小方格的个数约为27,面积为27×0.2×0.2=1.08,即前0.8 s内金属杆的位移为:     s=1.08 m 由能的转化与守恒定律得: Q=Fs-mgssin α-mv12 代入数据得:Q=3.80 J. 答: (1)恒力F的大小为18N. (2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小为2.0m/s2. (3)在前0.8s内电阻上产生的热量是3.80J.
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考点分析:
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如图所示,大量质量为、电量为的带电粒子(不计重力),由静止开始经电场加速后沿水平方向从P点进入的匀强磁场,不计各粒子之间的作用力.已知磁感应强度为B,磁场的两边界线竖直且上下足够长,宽度为.回答下列问题:
(1)加速电场的电压为U时,粒子刚好能从磁场的右边界穿过,求U=?
(2)若在P点加一个速度散射器(可使粒子速度方向变化,而不改变速度大小),使粒子从P点沿各个方向射入磁场,为使磁场右边界有粒子射出,加速电压至少应为多大?
(3)在有速度散射器的情况下,将加速电压调为U=U,则穿过磁场的粒子中,穿越磁场的最短时间为多少?

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现用伏安法测量某电池的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω).
器材:量程3V的电压表(具有一定内阻),量程0.5A的理想电流表,固定电阻3个:R1=1.0Ω,R2=7.0Ω,R3=40.0Ω;滑动变阻器R′(最大阻值约20Ω),电键K,导线若干.
①试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图(要求电路中各器材用题中给定的符号标出).
②图中的7个点表示实验中测得的7组电流I、电压U的值,
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试写出根据此图求E和r值的步骤;并求出该电池的电动势E=______,内阻 r=______(保留2位有效数字).
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欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
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C.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)   D.电压表(0~3V,内阻3kΩ)
E.电压表(0~15V,内阻15kΩ)        F.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
G.滑动变阻器(0~2 000Ω,额定电流0.6A)       H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是______;(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表______接法;(填“内”或“外”)
(3)设实验中,电流表、电压表的某组示数如下左图所示,图示中I=______A,U=______V.
(4)为使通过待测金属导线的电流能在0~0.5A范围内改变,按要求在下右图中画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图.
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(5)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如图所示,则该金属丝的直径d=______mm.另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如下右图所示,则该工件的长度L=______mm.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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