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如图所示,有一足够长的光滑平行金属导轨,电阻不计,间距L=0.5m,导轨沿与水平...

如图所示,有一足够长的光滑平行金属导轨,电阻不计,间距L=0.5m,导轨沿与水平方向成θ=30°倾斜放置,底部连接有一个阻值为R=3Ω的电阻.现将一根长也为L质量为m=0.2kg、电阻r=2Ω的均匀金属棒,自轨道顶部静止释放后沿轨道自由滑下,下滑中均保持与轨道垂直并接触良好,经一段距离后进入一垂直轨道平面的匀强磁场中,如图所示.磁场上部有边界OP,下部无边界,磁感应强度B=2T.金属棒进入磁场后又运动了一段距离便开始做匀速直线运动,在做匀速直线运动之前这段时间内,金属棒上产生了Qr=2.4J的热量,且通过电阻R上的电荷量为q=0.6C,取g=10m/s2.求:
(1)金属棒匀速运动时的速v
(2)金属棒进入磁场后,当速度v=6m/s时,其加速度a的大小及方向;
(3)磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S.

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匀速运动时,金属棒受到重力、支持力和安培力作用.安培力与速度有关,根据平衡条件可求出速度.根据牛顿第二定律求出加速度.金属棒自轨道顶部静止释放后沿轨道自由滑下,其重力势能转化为动能和内能,根据能量守恒定律求得距离S. 【解析】 (1)根据平衡条件得F安=mgsinθ           又F安=BIL,I=,E=BLv0          得到F安=          联立解得               v==5m/s       (2)由牛顿第二定律,得              mgsinθ-F安=ma          得到a=gsinθ-          说明此时加速度大小为1m/s2,方向沿斜面向上.     (3)由于金属棒r和电阻R上电流时刻相同,由焦耳定律Q=I2Rt,得知Q∝R          则R产生的热量为QR=         金属棒匀速运动整个电路产生的总热量Q=QR+Qr=6J         在该过程中电路的平均电流为I==         设匀速前金属棒在磁场中位移为x,则此过程中通过R的电量为q=I•△t==         从释放到刚匀速运动过程中,由能量守恒定律得                 mgsinθ(S+x)=+Q        联立上式,解得S= 答:(1)金属棒匀速运动时的速v为5m/s; (2)金属棒进入磁场后,当速度v=6m/s时,加速度大小为1m/s2,方向沿斜面向上; (3)磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S为5.5m.
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考点分析:
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如图,abc是光滑的轨道,其中ab是水平的,bc是位于竖直平面内与ab相切的半圆轨道,半径为R.bc线的右侧空间存在方向水平向右的匀强电场,场强为E;bc线的左侧(不含bc线)空间存在垂直轨道平面的匀强磁场.带电量为+q目的小球A的质量为m.静止在水平轨道上.另一质量为2m的不带电小球Bmanfen5.com 满分网的初速度与小球A发生正碰.已知碰后小球A恰好能通过半圆的最高点C,随后进入磁场后作匀速直线运动.已知碰撞及运动中A球的电量保持不变,g为重力加速度.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)碰撞结束后A、B两球的速率vA和vB
(3)分析说明两球发生的是否弹性碰撞.

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(1)某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律,实验装置如图.他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到的拉力F的大小;小车后面固定一打点计时器,通过拴在小车上的纸带,可测量小车匀加速运动的速度与加速度.
①若交流电的频率为50Hz,则根据下图所打纸带的打点记录,小车此次运动经B点时的速度vB______m/s,小车的加速度a=______m/s2.(vB、a的结果均保留到小数点后两位)
②要验证牛顿第二定律,除了前面提及的器材及已测出的物理量外,实验中还要使用______(填仪器名称)来测量出______.(填物理量名称).
③由于小车所受阻力f的大小难以测量,为了尽量减小实验的误差,需尽可能降低小车所受阻力f的影响,以下采取的措旅中必要的是(双选):______
A.适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B.应使钩码总质量m远小于小车(加上传感器)的总质量M
C.定滑轮的轮轴要尽量光滑
D.适当增大钩码的总质量m
(2)某兴趣小组的同学制作了一个“水果电池”:将-铜片和一锌片分别插入一只苹果内,就构成了一个简单的“水果电池”,其电动势约为1.5V,内阻约有几百欧.现要求你用量程合适的电压表(内阻较大)、电流表(内阻较小)来测定水果电池的电动势E和内电阻r.
①本实验的电路应该选择下面的图甲或图乙中的:______
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②若给出的滑动变阻器有两种规格:A(0~20Ω)、B(0~3kΩ).本实验中应该选用的滑动变阻器为:______通电前应该把变阻器的阻值调至______
③实验中测出六组(U,I)的值,在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点,分析图中的点迹可得出水果电池的电动势为E=______V,内电阻为r=______Ω.(均保留3位有效数字)
④根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比:电动势E______,内电阻r______.(均选填:“偏大”、“相等”或“偏小”)由此造成的实验误差属于______误差.(选填“系统”或“偶然”)

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汽车在平直的公路上以速度v匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F1,t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线运动,能正确表示这一过程中速度v和牵引力F随时间t变化的图象分别是图中的( )
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质量为m、带电量为q的粒子(忽略重力)在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,形成空间环形电流.已知粒子的运行速率为v、半径为R.则下面说法中正确的是( )
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人造地球卫星可在高度不同的轨道上运转,则下述关于地球卫星的判断正确的是( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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