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如图所示(俯视图),相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO′...

如图所示(俯视图),相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO′为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计.在距边界OO′为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab.求解以下问题:
(1)若金属杆ab固定在导轨上的初始位置.磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零.求此过程中电阻R上产生的焦耳热Ql
(2)若磁场的磁感应强度不变,金属杆ab在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离,其V--X的关系图象如图乙所示.求:
①金属杆ab刚要离开磁场时的加速度大小;
②此过程中电阻R上产生的焦耳热Q2

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根据法拉第电磁感应定律求出线框中感应电动势. 根据焦耳定律求出电阻R上产生的焦耳热Ql. 对金属杆ab进行受力分析和运动过程分析,应用动能定理研究从L到3L的过程,表示出恒力F. 对金属杆ab刚要离开磁场时进行受力分析,运用牛顿第二定律列出等式求出加速度. 运用动能定理研究由起始位置到发生位移L的过程,求出安培力做功. 根据功能关系知道克服安培力做功求出电路中产生的焦耳热. 【解析】 (1)磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零,说明 根据法拉第电磁感应定律得出此过程中的感应电动势为: E1==  ① 通过R的电流为I1=  ② 此过程中电阻R上产生的焦耳热为Q1=I12Rt  ③ 联立求得Q1= (2)①ab杆离起始位置的位移从L到3L的过程中,由动能定理可得: F(3L-L)=m(v22-v12)  ④ ab杆刚要离开磁场时,感应电动势     E2=2BLv1  ⑤ 通过R的电流为I2= ⑥ ab杆水平方向上受安培力F安和恒力F作用,安培力为: F安=2BI2L  ⑦ 联立⑤⑥⑦F安=  ⑧ 由牛顿第二定律可得:F-F安=ma ⑨ 联立④⑧⑨解得a=- ②ab杆在磁场中由起始位置到发生位移L的过程中,由动能定理可得: FL+W安=mv12-0 W安=mv12-FL  ⑩ 根据功能关系知道克服安培力做功等于电路中产生的焦耳热, 所以联立④⑩解得     Q2=-W安= 答:(1)若金属杆ab固定在导轨上的初始位置.磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零.此过程中电阻R上产生的焦耳热为. (2)①金属杆ab刚要离开磁场时的加速度大小是-; ②此过程中电阻R上产生的焦耳热为.
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考点分析:
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如图所示,竖直平面内的manfen5.com 满分网圆弧形光滑轨道半径为R、A端与圆心O等高,AD为水平面,B点为光滑轨道的最高点且在O的正上方,一个小球在A点正上方由静止释放,自由下落至A点进入圆轨道并恰好能通过B点,最后落到水平面C点处.求:
(1)小球通过轨道B点的速度大小;
(2)释放点距A点的竖直高度;
(3)落点C与A点的水平距离.

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(1)①某同学用下图所示的实验装置进行“探究恒力做功与动能改变的关系”实验,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小实验误差,除了要求钩码的质量远小于小车的质量外,在实验中应该采取的必要措施是______
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②打点计时器使用50Hz的交流电.下图是钩码质量为0.03kg时实验得到的一条纸带,在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表中的相应位置.
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表:纸带的测量结果
测量点S(cm)v(m/s)
O0.000.35
A 1.510.40
B 3.200.45
C
E 9.410.60
③实验测得小车的质量为0.22kg.此同学研究小车运动过程中A点到E点对应的拉力对小车做的功为0.023J,小车的动能变化为______J,这样在实验允许的误差范围内就说明“合力对物体做的功等于物体动能的变化”.
(2)某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率,已知电阻丝的长度为L,电阻约为20Ω,可提供的器材有:
A.电流表G,内阻RE=120Ω,满偏电流IE=3mA
B.电流表A,内阻约为0.2Ω,量程为0~250mA
C.螺旋测微器
D.电阻箱(0-9999Ω,0.5A)
E.滑动变阻器RE(5Ω,1A)
F.干电池组(3V,0.05Ω)
G.一个开关和导线若干
他进行了以下操作:
①用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径.如图1所示为螺旋测微器的示数部分,则该次测量测得电阻丝的直径d=______
②把电流表G与电阻箱串联当作电压表用.这块“电压表”最大能测量3V的电压,则电阻箱的阻值应调为R=______Ω.
③设计实验电路图.图2中虚线框里只是他设计的实验电路图的一部分,请将电路图补画完整.
④实验电路连接.请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线(图3).
⑤测量并计算电阻率.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某确定位置,电流表G的示数为l1,电流表A的示数为l2.请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式ρ=______
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A.A、B两点的电场强度和电势大小关系为EA<EB、φA<φB
B.如果v2>v1,则说明电场力一定做正功
C.A、B两点间的电势差为manfen5.com 满分网
D.小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为manfen5.com 满分网
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D.t=ls时刻,质点a向上振动,质点b向下振动
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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