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如图所示,一对平行光滑轨道水平放置,轨道间距L=0.20m,电阻R=10Ω,有一...

如图所示,一对平行光滑轨道水平放置,轨道间距L=0.20m,电阻R=10Ω,有一质量为m=1kg的金属棒平放在轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=5T,现用一外力F沿轨道方向拉金属棒,使之做匀加速运动,加速度a=1m/s2,试求:
(1)力F与时间t的关系.
(2)F=3N时,电路消耗的电功率P.
(3)若外力F的最大值为5N,为求金属棒运动所能达到的最大速度,某同学解法为:先由(1)中的结果求出F=5N时的时间t,然后代入v=at求解.指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果.

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(1)由E=BLv、I=、FA=BIL推导出安培力表达式FA=,已知加速度,根据牛顿第二定律可得到F与t的关系式. (2)当F=3N时,代入上式表达式,可得到时间t,由运动学公式求出速度v,电路消耗的电功率P与克服安培力做功的功率.由牛顿第二定律求出安培力,即可解出电路消耗的电功率P. (3)该同学解法的错误之处:F刚达到最大值时,速度并未达到最大值,金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动,直到加速度为0时,速度达到最大.金属棒匀速运动速度最大,由平衡条件求出最大速度. 【解析】 (1)由E=BLv、I=、FA=BIL得,安培力FA=, 由牛顿第二定律得,F-=ma, 又v=at         得:F=0.1t+1 (N) (2)当F=3N时,t=20s,v=at=20m/s  由F-FA=ma,得   FA=F-ma        电功率P=(F-ma )v=40W            (3)错误之处:F刚达到最大值时,速度并未达到最大值,金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动,直到加速度为0时,速度达到最大.        正确解法:由F-=ma=0得:v==50m/s 答: (1)力F与时间t的关系是F=0.1t+1 (N). (2)F=3N时,电路消耗的电功率P为40W. (3)该同学解法的错误之处:F刚达到最大值时,速度并未达到最大值,金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动,直到加速度为0时,速度达到最大.金属棒运动所能达到的最大速度为50m/s.
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考点分析:
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如图所示,质量m=1Kg的小球穿在长L=1.6m的斜杆上,斜杆与水平方向成α=37°角,斜杆固定不动,小球与斜杆间的动摩擦因数μ=0.75.小球受水平向左的拉力F=1N,从斜杆的顶端由静止开始下滑,求(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2
(1)小球运动的加速度大小;
(2)小球运动到斜杆底端时的速度大小.

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一组同学用DIS研究“弹簧振子的振动周期和哪些因素有关”的探究过程如下:
A.有同学认为:弹簧振子的质量越大,惯性越大,周期也应该越大.也有同学认为周期跟劲度系数有关.
B.设计实验:装置如图甲.准备选用的器材有:力传感器、质量为m的钩码若干个,劲度系数为K的轻质弹簧若干个(已知n个劲度系数为K的弹簧串联后的劲度系数为manfen5.com 满分网
C.实验过程如下:
用力将钩码向下拉一段距离后放手,钩码上下振动,力传感器上显示出力随时间的变化关系(如图乙),改变钩码的个数或用几个弹簧串联后反复实验,得到表一、表二的数据:

仅用一根弹簧研究周期与质量关系
钩码的质量m2m3m
周期(s)0.6450.9151.116

仅用一个钩码研究周期与劲度系数关系
弹簧的个数(串数)123
劲度系数(N/m)KK/2K/3
周期(s)0.6450.9101.120
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,对他们的假设进行了补充完善.问:
(1)上述科学探究活动中,属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是:____________
(2)用力传感器观测力随时间的变化关系,其目的是:______
(3)周期T与弹簧振子质量的关系是:______.周期T与弹簧劲度系数的关系是:______
(4)如果manfen5.com 满分网,则周期表达式T=______

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某学生小组使用DIS做“测定电动机效率”实验,实验装置如1图.
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(1)用电流传感器和电压传感器(图中电流表和电压表)测量的是电动机______电流电压值(填“输入”或“输出”)
(2)图2是用位移传感器测定重物匀速上升时的位移--时间图线,同时电流传感器和电压传感器的读数基本不变,约为0.14A和3.3V,已知重物质量m=50×10-3kg.则在2.4~2.8s时间段,重物克服重力做功的功率为______W;该电动机的工作效率约为______
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如图为用单摆测重力加速度的实验
(1)(多选题)为了减小误差,下列措施正确的是______
(A)摆线长度L应为线长与摆球半径的和,且在20cm左右
(B)在摆线上端的悬点处,用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线
(C)在铁架台的竖直杆上固定一个标志物,且尽量使标志物靠近摆线
(D)计时起终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间
(2)某同学正确操作,得到了摆长L和 n次全振动的时间t,由此可知这个单摆的周期T=______;当地的重力加速度g=______

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图a、图b为两次用单色光做双缝干涉实验时,屏幕上显示的图样,图a条纹间距明显大于图b,比较这两次实验( )
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A.若光屏到双缝的距离相等,则图a对应的波长较大
B.若光源、双缝间隙相同,则图a光屏到双缝的距离较大
C.若光源、光屏到双缝的距离相同,则图a双缝间隙较小
D.在相同的条件下,图a的光更容易产生明显的衍射现象
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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