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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距l=1m,导...

manfen5.com 满分网如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距l=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端连接“2.5V,0.5W”的小电珠,匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为m=0.02kg、电阻不计的光滑金属棒放在两导轨上,金属棒与两导轨垂直并保持良好接触.取g=10m/s2.求:
(1)金属棒沿导轨由静止刚开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,小电珠正常发光,求该速度的大小;
(3)磁感应强度的大小.
(1)金属棒刚开始下滑时,速度为零,回路中没有感应电动势和感应电流,棒只受重力和轨道的支持力,根据牛顿第二定律求加速度; (2)棒沿轨道先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动,达到稳定状态,受力平衡.由平衡条件可求出此时棒所受的安培力FA,此时金属棒克服安培力做功的功率等于小电珠消耗的电功率,P=FAv,即可求出棒的速度; (3)棒达到稳定速度时,小电珠正常发光,电路中没有其他电阻,则感应电动势等于灯泡的额定电压,求出感应电动势,由E=Blv求出B. 【解析】 (1)设金属棒刚开始下滑时的加速度为a,由于金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律有    mgsinθ=ma  ① 代入数据解得  a=gsin30°=5m/s2 ② (2)设金属棒运动达到稳定时的速度为v、所受安培力为FA,棒在沿导轨方向受力平衡,则有      mgsin θ-FA=0     ③ 此时金属棒克服安培力做功的功率等于小电珠消耗的电功率,则有      P=FAv  ④ 联立③④式并入代数据解得   v=5m/s  ⑤ (3)设磁感应强度的大小为B,金属棒切割磁感线产生的感应电动势为E=Blv  ⑥ 小电珠正常发光,其两端电压等于E,必有E=U灯=2.5V  ⑦ 联立⑥⑦式并代入数据解得  B=0.5T   ⑧ 答: (1)金属棒沿导轨由静止刚开始下滑时的加速度大小是5m/s2; (2)当金属棒下滑速度达到稳定时,小电珠正常发光,该速度的大小为5m/s; (3)磁感应强度的大小是0.5T.
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考点分析:
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在探究动能定理的实验中,某实验小组组装了一套如图所示的装置,拉力传感器固定在小车上,一端与细绳相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接,打点计时器打点周期为T,实验的部分步骤如下:
①平衡小车所受的阻力:不挂钩码,调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器打出一系列______的点.
②测量小车和拉力传感器的总质量M,按图组装好仪器,并连接好所需电路,将小车停在打点计时器附近,先接通拉力传感器和打点计时器的电源,然后______,打出一条纸带,关闭电源.
③在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图所示,在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计数点,各个计数点到O点间的距离分别用hA、hB、hC、hD、hE…表示,则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为______,若拉力传感器的读数为F,计时器打下A点到打下D点过程中,细绳拉力对小车所做功的表达式为______
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④某同学以A点为起始点,以A点到各个计数点动能的增量manfen5.com 满分网为纵坐标,以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标,得到一条过原点的倾角为45°的直线,由此可以得到的结论是______

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现要用伏安法描绘一只标值为“2.5V,0.6W”小灯泡的I-U图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻3kΩ;0~15V,内阻10kΩ)
B.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω;0~3A,内阻0.1Ω)
C.滑动变阻器(10Ω,2A)
D.滑动变阻器(100Ω,1.0A)
E.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
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①用如图甲所示的电路进行测量,滑动变阻器应选用______(用序号字母表示).开关S闭合之前,滑动变阻器的滑片应该置于______端(选填“A”、“B”或“AB正中间”).
②按图甲所示电路,用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图.
③通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为______Ω.
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如图甲是某电场中的一条电场线,a、b是这条线上的两点,一负电荷只受电场力作用,沿电场线从a运动到b的过程中,电荷的v-t图线如图乙所示,关于a、b两点的电势φa、φb和电场强度Ea、Eb的关系,下列判断正确的是( )
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A.φa<φb
B.φa>φb
C.Ea<Eb
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我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球.如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比( )
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D.卫星的加速度增大
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回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒.两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,a、b分别与高频交流电源两极相连接,下列说法正确的是( )
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A.离子从磁场中获得能量
B.离子从电场中获得能量
C.带电粒子的运动周期是变化的
D.增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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