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[选做题]]如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两...

manfen5.com 满分网[选做题]]如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距离 l=0.50m.轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R=0.50m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合.现有一质量 m=0.20kg、电阻 r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处.在与杆垂直的水平恒力 F=2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数 μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取 g=10m/s2,求:
(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;
(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量;
(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热.
(1)先有动能定理求出进入磁场时的速度,导体棒进入磁场时金属杆切割磁感线,产生感应电流.由法拉第定律和欧姆定律可求得感应电流大小. (2)设导体杆在磁场中运动的时间为t,求出产生的感应电动势的平均值,根据欧姆定律求出电流的平均值,进而求出电量. (3)回路中机械能转化为内能,根据能量守恒定律求出电路中产生的焦耳热. 【解析】 (1)设导体杆在 F 的作用下运动到磁场的左边界时的速度为v1, 根据动能定理则有(F-μmg)s=mv12 导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势 E=Blv1 此时通过导体杆的电流大小 I==3.8A(或3.84A) 根据右手定则可知,电流方向为 b 向 a. (2)设导体杆在磁场中运动的时间为 t,产生的感应电动势的平均值为 , 则由法拉第电磁感应定律有 == 通过电阻 R 的感应电流的平均值为=  通过电阻 R 的电荷量 q= t=0.51C (3)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2,运动到圆轨道最高点的速度为v3, 因导体杆恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点,根据牛顿第二定律, 对导体杆在轨道最高点时有 mg= 对于导体杆从NN′运动至 PP′的过程,根据机械能守恒定律有 mv22=mv32+mg2R 解得 v2=5.0m/s 导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能△E=mv12-mv22=1.1J 此过程中电路中产生的焦耳热为 Q=△E-μmgd=0.94J. 答:(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小为3.8A,方向为 b 向 a; (2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量为0.51C; (3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热为0.94J.
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考点分析:
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在研究性学习中,某同学设计了一个测定带电粒子 比荷的实验,其实验装置如图所示.abcd 是一个长方形盒子,在 ad 边和 cd 边上各开有小孔f和e,e 是 cd 边上的中点,荧光屏 M 贴着cd放置,能显示从 e 孔射出的粒 子落点位置.盒子内有一方向垂直于 abcd 平面的匀强磁场,磁感应强度大小为 B.粒子源不断地发射相同的带电粒子,粒子的初速度可以忽略.粒子经过电压为U的电场加速后,从 f 孔垂直于 ad 边射入盒内.粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出.若已知 fd=cd=L,不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力.求:
(1)带电粒子的荷质比 q/m
(2)带电粒子在磁场中运动的速度大小 v.
(3)带电粒子在磁场中运动的时间 t (可用反三角函数表示).

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滑雪运动员从A点由静止沿倾角为 θ 的斜面滑下,经一平台后水平飞离B点,B点离地高度为 H,斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数均为 μ.OA=OB=L,假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动,且速度大小不变.求:
(1)滑雪者在斜面上的加速度的大小.
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实验题 
(1)①图1(甲)是用螺旋测微器测量某一圆筒内径时的示数,此读数应为______mm.
②使用多用电表进行了两次测量,指针所指的位置如图1(乙)中所示.若选择开关 处在“×10Ω”的电阻档时,则被测电阻的阻值是______Ω.若选择开关处在直流 5mA 挡测量电流,则读数为______mA.
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(2)实验室中准备了下列器材:待测干电池(电动势约 1.5V,内阻约 1.0Ω)
电流表 G(满偏电流 1.5mA,内阻 10Ω) 电流表 A(量程 0~0.60A,内阻约 0.10Ω)
滑动变阻器R1(0~20Ω,2A) 滑动变阻器R2(0~100Ω,1A) 定值电阻R3=990Ω、开关S和导线若干
①小明同学选用上述器材(滑动变阻器只选用了一个)将电流表 G 改装为电 压表并用来测定一节干电池的电动势和内电阻.为了能较为准确地进行测量和 操作方便,实验中选用的滑动变阻器,应是______.(填代号)
②请在图2所示的方框中画出他的实验电路图.
③图2为小明根据实验数据作出的I1-I2 图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由 该图线可得:被测干电池的电动势E=______V,内电阻r=______Ω.
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如图所示,将一个带正电的小球轻放在固定在地面上的竖立的轻弹簧上,接触弹簧后将弹簧压缩,小球与弹簧所在空间存在方向竖直向下的匀强电场,设小球与弹簧的接触是绝缘的,则在弹簧被压缩的全过程中( )E.
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A.小球先做匀加速运动后做匀减速运动
B.小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
C.弹簧的压缩量最大时,小球所受弹力最大,且一定等于重力的大小
D.弹簧和小球组成的系统的机械能的增加量,等于小球电势能的减少量
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如图所示,在光滑水平面上有一质量为M的木块,木块与轻弹簧水平相连,弹簧的另一端连在竖直墙上,木块处于静止状态,一质量为m的子弹以水平速 度v 击中木块,并嵌在其中.从弹簧开始被压缩到木块第一次回到原来位置的过程中,木块受到的合力的v冲量大小为( )M.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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