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如图所示,两根平行的光滑金属导轨与水平面成53°放置,导轨间接一阻值为3Ω的定值...

如图所示,两根平行的光滑金属导轨与水平面成53°放置,导轨间接一阻值为3Ω的定值电阻R,导轨电阻忽略不计,在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的宽度为d=1.0m.导体棒a的质量ma=0.2kg,电阻Ra=6Ω,导体棒b的质量mb=0.1kg,电阻Rb=3Ω,它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,当b刚穿出磁场时,a正好进入磁场,且都是匀速穿过磁场区域,取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,不计a、b之间电流的相互作用,求
(1)从导体棒a、b向下滑动起到a棒刚穿出磁场止,这个过程中,a、b两棒克服安培力分别做多少功?
(2)在a棒穿越磁场的过程中,a、b两导体棒中的电流之比是多大?
(3)M点和N点距L1的距离分别多大?
(4)在第(1)问的过程中,导体棒b上消耗的电能?

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(1)根据金属杆的受力平衡即安培力等于重力的分力解出两杆的安培力大小,克服安培力做功等于重力所做的功; (2)在a棒穿越磁场的过程中,a是电源,b是外电阻,b棒的电阻等于定值电阻R,从而得出总电流和通过b棒的电流之比. (3)根据两棒都是匀速穿过磁场区域,求出a、b的速度,结合a、b速度关系,结合运动学公式求出M点和N点距L1的距离. (4)抓住克服安培力做功全部转化为整个回路的热量,分别求出a、b棒穿过磁场过程中产生的热量,从而求出导体棒b上消耗的电能. 【解析】 (1)Fa=magsin53° Wa=magsin53°×d=1.6J 同理:Wb=mbgsin53°×d=0.8J (2)在a穿越磁场的过程中,a是电源,b是外电阻,b棒的电阻等于定值电阻,所以: (3)设b在磁场中匀速运动时速度为vb, 同理: R总1=5Ω,R总2=7.5Ω va=vb+gsin53°×t,d=vb×t 因为, 解得:        (4)当b在磁场中匀速运动时Qb:QR:Qa=9:4:2,得 当a在磁场中匀速运动时Qb:QR:Qa=1:1:8,得 ∴Q总=0.64J 答:(1)从导体棒a、b向下滑动起到a棒刚穿出磁场止,这个过程中,a、b两棒克服安培力分别做功为1.6J、0.8J. (2)a、b两导体棒中的电流之比是2:1. (3)M点和N点距L1的距离分别为m,m. (4)第(1)问的过程中,导体棒b上消耗的电能为0.64J.
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考点分析:
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(1)求小球A与小球B的质量比mA:mB
(2)辨析题:现将A球质量改为2m、B球质量改为m,且开始时A球位于碗口C点,由静止沿碗下滑,当A球滑到碗底时,求两球的速率为多大?
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(1)根据传感器上的标注,计算该传感器的电阻和额定电流.
(2)若电路各元件均完好,检测时,为了确保电路各部分的安全,在a、b之间所加的电源电压最大值是多少?
(3)根据技术资料可知,如果传感器的电阻变化超过1Ω,则该传感器就失去了作用.实际检测时,将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值),闭合开关S,通过调节R来改变电路中的电流和R两端的电压.检测记录如下;
电压表示数U/V电流表示数I/A
第一次1.480.16
第二次0.910.22
若不计检测电路对传感器电阻的影响,通过计算分析,你认为这个传感器是否仍可使用?此时a、b间所加的电压是多少?

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②如果不计雾滴所受的空气阻力,转台转动的角速度为2.1rad/s,则该喷枪喷出的油漆雾滴速度的最大值为______m/s.manfen5.com 满分网
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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