如图(a)所示,两根足够长的水平平行金属导轨相距为L=0.5m,其右端通过导线连接阻值R=0.6Ω的电阻,导轨电阻不计,一根质量为m=0.2kg、阻值r=0.2Ω的金属棒ab放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,取g=10m/s
2.若所加磁场的磁感应强度大小恒为B,通过小电动机对金属棒施加水平向左的牵引力,使金属棒沿导轨向左做匀加速直线运动,经过0.5s电动机的输出功率达到P=10W,此后电动机功率保持不变.金属棒运动的v~t图象如图(b)所示,试求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)在0~0.5s时间内金属棒的加速度a的大小;
(3)在0~0.5s时间内电动机牵引力F与时间t的关系;
(4)若在0~0.3s时间内电阻R产生的热量为0.15J,则在这段时间内电动机做的功.
考点分析:
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如图所示,一个质量为m的小球由两根细绳拴在竖直转轴上的A、B两处,AB间距为L,A处绳长为
L,B处绳长为L,两根绳能承受的最大拉力均为2mg,转轴带动小球转动.则:
(1)当B处绳子刚好被拉直时,小球的线速度v多大?
(2)为不拉断细绳,转轴转动的最大角速度ω多大?
(3)若先剪断B处绳子,让转轴带动小球转动,使绳子与转轴的夹角从45°开始,直至小球能在最高位置作匀速圆周运动,则在这一过程中,小球机械能的变化为多大?
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如图所示,在光滑绝缘水平面两端有两块平行带电金属板A、B,其间存在着场强E=200N/C的匀强电场,靠近正极板B处有一薄挡板S.一个带电小球,质量为m=1×10
-2kg、电量q=-2×10
-3C,开始时静止在P点,它与挡板S的距离为h=5cm,与A板距离为H=45cm.静止释放后小球在电场力的作用下向左运动,与挡板S相碰后电量减少到碰前的K倍,K=5/6,碰后小球的速度大小不变.
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则电场中P点的电势U
p为多少?小球在P点时的电势能ε
p为多少?
(2)小球第一次与挡板S碰撞时的速度多大?第一次碰撞后小球能运动到离A板多远的地方?
(3)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中电场力对小球做了多少功?
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如图,粗细均匀、两端开口的U形管竖直放置,两管的竖直部分高度为20cm,内径很小,水平部分BC长14cm.一空气柱将管内水银分隔成左右两段.大气压强P
=76cmHg.当空气柱温度为T
=273K、长为L
=8cm时,BC管内左边水银柱长2cm,AB管内水银柱长也为2cm.求:
(1)右边水银柱总长是多少?
(2)当空气柱温度升高到多少时,左边的水银恰好全部进入竖直管AB内?
(3)为使左、右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大,空气柱温度至少要升高到多少?
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如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNPQ,MN=PQ=2m,MP=NQ=1m,ab是用与线框相同的导线制成,它们单位长度的电阻R
=0.1Ω/m,不计摩擦.ab杆从MP处开始以v=5m/s 的速度向右匀速滑动.
(1)关于ab杆两端的电势差的讨论:
某同学认为:ab杆两端的电势差U
ab就是路端电压,ab杆匀速切割磁感线时,感应电动势大小恒定,且内电阻r大小不变.当ab杆滑至线框正中间时,外电路电阻最大,此时,U
ab有最大值,也即U
ab的值是先变大后变小.
你认为该同学的判断是否正确?若他判断错误,你重新分析,并确定U
ab的大小:若他的判断正确,请算出U
ab的最大值.
(2)关于线框MNPQ的电功率P的讨论:
某同学认为:既然ab杆滑至线框正中间时,路端电压最大,此时线框MNPQ的电功率P也最大,所以P的值是先变大后变小.
你认为该同学的判断是否正确?请作出评价,并说明理由.(不需要定量计算.)
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风能是一种可再生的清洁能源.风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置.
(1)利用总电阻R=10Ω的输电线向外输送风力发电机产生的电能,输送电功率P
=300kW,输电电压U
=10kV,则输电导线上损失的电功率P
R=
W;
(2)已知风力发电机输出的电功率P与单位时间内垂直流向风轮机的风能的最大功率P
m成正比,某风力发电机在风速v
1=9m/s时,能够输出电功率P
1=540W;则当v
2=6m/s时,能够输出电功率P
2=
W.
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