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如图甲所示,足够长的平行倾斜导轨NM、PQ,两轨道间距为d,其导轨平面与水平面的...

如图甲所示,足够长的平行倾斜导轨NM、PQ,两轨道间距为d,其导轨平面与水平面的夹角为θ,上端M、P之间用导线相连,处于方向垂直导轨平面斜向上的均匀变化的磁场中,磁场的磁感应强度大小随时间按如图乙所示的规律变化(Bm、T已知).质量为m的导体棒ab垂直导轨放在与M、P相距为l的位置,其与导轨间的动摩擦因数为μ(μ>tanθ).在磁感应强度从0开始不断增大以后,ab棒将从静止开始沿导轨上滑,到t1时刻(t1<T),ab棒沿导轨通过的路程为l时,其速度达到最大值.已知ab棒上滑过程中始终与导轨垂直,且接触良好,ab棒在导轨间部分的电阻为R,导轨和电线的电阻及空气阻力可忽略不计,重力加速度为g,从t=0时刻开始计时,求:
(1)ab棒开始运动的时刻t(最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力);
(2)在ab棒开始运动之前,通过ab棒的电荷量q;
(3)ab棒达到的最大速度vm

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(1)ab棒开始运动时,受到重力、斜面的支持力、安培力和摩擦力,此时静摩擦力达到最大值.由法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势大小,推导出安培力表达式,根据平衡条件求出ab棒开始运动的时刻t. (2)在ab棒开始运动之前,回路中电流不变,由q=It,通过ab棒的电荷量q. (3)当ab棒达到的最大速度vm时,做匀速运动,此时磁感应强度B=,根据平衡条件求出最大速度vm. 【解析】 (1)ab棒开始运动时,有  FA=mgsinθ+μmgcosθ  ① 由FA=BIL,I=,E==  得,FA=② a在b棒开始运动的时刻t,则有B=  ③ 联立①②③得    t= (2)电量q=It,又I= 解得,q= (3)当ab棒达到最大速度vm时,磁感应强度B= 此时电流  I= ab棒沿斜面方向受力平衡,有     mgsinθ+μmgcosθ=BId 解得,vm=- 答: (1)ab棒开始运动的时刻t是; (2)在ab棒开始运动之前,通过ab棒的电荷量q为; (3)ab棒达到的最大速度vm是-.
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考点分析:
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1932年Earnest O.Lawrence提出回旋加速器的理论,1932年首次研制成功.它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形半径为R的金属扁盒(D形盒)隔开相对放置,D形盒上加交变电压,其间隙处产生交变电场.置于中心A处的粒子源产生带电粒子射出来(带电粒子的初速度忽略不计),受到两盒间的电场加速,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.在D形盒内不受电场,仅受磁极间磁感应强度为B的匀强磁场的洛伦兹力,在垂直磁场平面内作圆周运动.粒子的质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,加速电压为U,加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.回旋加速器的工作原理如图.求:
(1)粒子第2次经过两D形盒间狭缝后和第1次经过两D形盒间狭缝后的轨道半径之比r2:r1;
(2)粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t.
(3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制.若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能Ekm

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如图所示,用一小段圆弧(其弧长可忽略不计)将水平面AB与倾角为θ=37的斜面平滑相连.一个质量为m=1.0kg的物块(可视为质点)静止在A点.现用水平恒力F=10N作用在物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动,经时间t=1.0s到达B点,此时撤去力F,物块以在B点的速度大小冲上斜面.已知物块与水平地面和斜面间的动摩擦因数均为μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)物块运动到B点时速度的大小v;
(2)物块在斜面上运动时加速度的大小a;
(3)物块沿斜面向上运动的最大距离s.

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(1)用螺旋测微器测量某一方钢的厚度,如图A所示,钢板的厚度为______ mm;用游标为20分度的卡尺测方钢的边长,如图B所示,钢板的长度为______ cm.
(2)某电阻元件的阻值R随温度t变化的图象如图甲所示.一个同学进行了如下设计:将一电动势E=1.5V(内阻不计)的电源、量程5mA内阻为100Ω的电流表、电阻箱R′以及用该电阻元件R,串联成如图乙所示的电路.如果把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.
①电流刻度较小处对应的温度刻度______;(选填“较高”或“较低”)
②若电阻箱阻值R′=250Ω,图丙中3mA刻度处对应的温度数值为______℃.
(3)某同学为了测量电流表A1的内阻精确值,有如下器材:
电流表A1(量程300mA,内阻约为5Ω);电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω);电压表V(量程15V,内阻约为3kΩ);
滑动变阻器R1(0~5Ω,额定电流为1A);滑动变阻器R2(0~50Ω,额定电流为0.01A);电源E(电动势3V,内阻较小);
定值电阻R (5Ω);单刀单掷开关一个、导线若干.
①要求待测电流表A1的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能的减少误差,以上给定的器材中滑动变阻器应选______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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