满分5 > 高中物理试题 >

如图15所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P...

如图15所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P'间距都是l,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'Q'M',两轨道间距也均为l,且PQM和P'Q'M'的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R.轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架,能使导轨系统位置固定.将一质量为m的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端OO'位置,金属杆在与水平成θ角斜向上的恒力作用下沿导轨运动,运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好.当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端PP'位置时其速度大小manfen5.com 满分网.金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力,以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计.
(1)已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为μ,求金属杆所受恒力F的大小;
(2)金属杆运动到PP'位置时撤去恒力F,金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P'Q',又在对接狭缝Q和Q'处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q'M'的内侧,求金属杆运动到半圆轨道的最高位置MM'时,它对轨道作用力的大小;
(3)若上层水平导轨足够长,其右端连接的定值电阻阻值为r,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中.金属杆由第二组半圆轨道的最高位置MM'处,无碰撞地水平进入上层导轨后,能沿上层导轨滑行.求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离.
manfen5.com 满分网
(1)直线加速过程,受到拉力、重力、支持力和滑动摩擦力,对直线加速过程运用动能定理列式求解; (2)导体棒沿着圆弧型光滑轨道上滑过程,只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律列式求解出最高点速度,然后根据向心力公式和牛顿第二定律列式求解出导体棒所受压力,最后根据牛顿第三定律求解棒对轨道的压力; (3)对减速过程运用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、动量定理列式后联立求解. 【解析】 (1)导体棒加速过程中,重力和支持力不做功,只有拉力和摩擦力做功,拉力做功为W1=F•4R•cosθ,摩擦力为Ff=μFN=μ(mg-Fsinθ), 故摩擦力做功为W2=-μ(mg-Fsinθ)•4R; 根据动能定理W=△Ek,有 解得 F= 故金属杆所受恒力F的大小为. (2)设金属杆从PP′位置运动到轨道最高点位置MM′时的速度为v1,此过程根据机械能守恒定律有 解得 设金属杆MM′位置所受轨道压力为FM,根据牛顿第二定律,有 解得 FM=7mg 由牛顿第三定律可知,金属杆对轨道压力的大小F′M=7mg 故金属杆运动到半圆轨道的最高位置MM'时,它对轨道作用力的大小为7mg. (3)金属杆在上层导轨上滑行时由于安培力作用而最终静止.设运动时间为△t,根据动量定理 BIL•△t=mv1 即 Blq=mv1 则 根据闭合电路欧姆定律,有 根据法拉第电磁感应定律,有 而 由此可得 故金属杆在上层导轨上滑行的最大距离为.
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
示波管是示波器的核心部分,它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,如图甲所示.电子枪具有释放出电子并使电子聚集成束以及加速的作用;偏转系统使电子束发生偏转;电子束打在荧光屏形成光迹.这三部分均封装于真空玻璃壳中.已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg,电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑相对论效应.
(1)电子枪的三级加速可以简化为如图乙所示的加速电场,若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计,要使电子被加速后的动能达到1.6×10-16J,求加速电压U为多大;
(2)电子被加速后进入偏转系统,若只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况,偏转系统可以简化为如图丙所示的偏转电场.偏转电极的极板长l=4.0cm,两板间距离d=1.0cm,极板右端与荧光屏的距离L=18cm,当在偏转电极U上加u=480sin100πt V的正弦交变电压时,如果电子进入偏转系统的初速度v=3.0×107 m/s,求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度;
(3)如图甲所示,电子枪中灯丝用来加热阴极,使阴极发射电子.控制栅极的电势比阴极低,调节阴极与控制栅极之间的电压,可控制通过栅极电子的数量.现要使电子打在荧光屏上电子的数量增加,应如何调节阴极与控制栅极之间的电压.
电子枪中A1、A2和A3三个阳极除了对电子加速外,还共同完成对电子束的聚焦作用,其中聚焦的电场可简化为如图丁所示的电场,图中的虚线是该电场的等势线.请说明聚焦电场如何实现对电子束的聚焦作用.
manfen5.com 满分网
查看答案
manfen5.com 满分网如图所示,水上滑梯由斜槽AB和水平槽BC构成,AB与BC圆滑连接,斜槽AB的竖直高度H=15m,BC面高出水面的距离h=0.80m.一个质量为m=50Kg的游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下,g取10m/s2,结果保留两位有效数字.
(1)若忽略游戏者下滑过程中所受的一切阻力,求游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到斜面底端B点的速度大小;
(2)若由于阻力的作用,游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到达滑梯末端C点时速度大小,vC=15m/s求这一过程中游戏者克服阻力所做的功;
(3)若游戏者滑到滑梯末端C点以vC=15m/s的速度水平飞出,求他从C点水平飞出到落入水中时,他在空中运动过程中水平方向的位移.
查看答案
I. 如图1所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置.
①下列说法中不符合本实验要求的是______.(选填选项前面的字母)
A.入射球比靶球质量大或者小均可,但二者的直径必须相同
B.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放
C.安装轨道时末端必须水平
manfen5.com 满分网
D.需要的测量仪器有天平和刻度尺
②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点,经多次释放入射球,在记录纸上找到了两球的平均落点位置M、P、N,并测得它们到O点的距离分别为manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网.已知入射球的质量为m1,靶球的量为m2,则需验证的以上各量间的关系式是______OP=m1
.
OM
+m
2
.
ON
查看答案
manfen5.com 满分网如上右图所示,在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体,斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑.关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答,有如下四个表达式.要判断这四个表达式是否合理,你可以不必进行复杂的计算,而是根据所学的物理知识和物理方法进行分析,从而判断解的合理性.根据你的判断,下述表达式中可能正确的是( )
A.manfen5.com 满分网
B.manfen5.com 满分网
C.manfen5.com 满分网
D.manfen5.com 满分网
查看答案
如图所示,M、N为两条沿竖直方向放置的直导线,其中有一条导线中通有恒定电流,另一条导线中无电流.一带电粒子在M、N两条直导线所在平面内运动,曲线ab是该粒子的运动轨迹.带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计.关于导线中的电流方向、粒子带电情况以及运动的方向,下列说法有可能的是( )
manfen5.com 满分网
A.M中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从a点向b点运动
B.M中通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从a点向b点运动
C.N中通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从b点向a点运动
D.N中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从a点向b点运动
查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.