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如图(甲)所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的单匝正方形金属线框,放在...

如图(甲)所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的单匝正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,垂直于水平面的方向上存在着以MN为边界、方向相反的匀强磁场,磁感应强度均为B=0.4T.正方形金属线框的一边ab与MN重合(位置Ⅰ),在力F作用下由静止开始向右平动,经过5s线框刚好被完全拉入另一磁场(位置Ⅱ).测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示,是一条过原点的直线.在金属线框由位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,
(1)求线框磁通量的变化及感应电动势的平均值;
(2)写出水平力F随时间t变化的表达式;
(3)已知在这5s内力F做功1.5J,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?
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本题的关键是:(1)明确磁通量变化量的含义及求法,注意磁通量有方向;(2)注意动生电动势的求法,找出哪段导体是电源,然后根据右手定则标出感应电流的方向,再结合闭合电路欧姆定律联立即可;(3)正确受力分析,列出牛顿第二定律求解. 【解析】 (1)规定磁通量方向向外为正方向,由△Φ=Φ-Φ=B-(-B)=2B,代入数据解得△Φ=5Wb,再由可得E=1V. 故线框的磁通量变化为5Wb,感应电动势的平均值为1V. (2)由图象可得感应电流随时间变化的规律:I=0.1t,再由左手定则分别对金属框的ab边和cd边受力分析可得金属框受到的安培力为大小为:==2BIL=0.2t(N), 因为线框ab边和cd边切割磁感线,可得线框产生的总电动势为E=2BLv,由I=可知I=,所以=0.1t,即v==0.2t…① 又根据R=可得R==4Ω…② 又v=at…③ 联立①②③可得加速度a=0.2m/,所以线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动, 由F-2BIL=ma,得F=0.2t+0.1(N)     故水平力F随时间t变化的表达式为F=0.2+0.1t                 (3)t=5s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s         由能量守恒定律可得,线框中产生的焦耳热Q=-=1.25J      故线框产生的焦耳热为1.25J.
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考点分析:
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如图所示,用长为L的绝缘细线悬挂一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q.现加一水平向左的匀强电场,平衡时小球静止于M点,细线与竖直方向成θ角.
(1)求匀强电场的电场强度E的大小;
(2)在某一时刻细线断裂,同时质量也为m的不带电的一小块橡皮泥,以水平向左的速度v击中小球并与小球结合成一体,求击中后瞬间复合体的速度大小;
(3)若原小球离地高为h,求复合体落地过程中的水平位移大小.

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(1)某实验小组利用拉力传感器和打点计时器探究“动能定理”,如图1示,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在小车的后面连接纸带,通过打点计时器记录小车的运动情况,小车中可以放置砝码.请把下面的实验步骤补充完整.
实验主要步骤如下:manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网
①测量______、砝码和拉力传感器的总质量M,把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连,将纸带连接小车并通过打点计时器,正确连接所需电路.
②将小车停在C点,在释放小车______(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点,记录细线拉力.
③在小车中增加砝码,或减少砝码,重复②的操作.
④处理数据.
实验结果发现小车动能的增加量△Ek总是明显小于拉力F做的功W,你认为其主要原因应该是上述实验步骤中缺少的步骤是______
(2)小明同学为测量某金属丝的电阻率,他截取了其中的一段,用米尺测出金属丝的长度L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表粗测其电阻约为R.
①该同学将米尺的0刻度线与金属丝的左端对齐,从图2甲)中读出金属丝的长度L=______mm.
②该同学用螺旋测微器测金属丝的直径,从图2乙)中读出金属丝的直径D=______mm.
③该同学选择多用电表“×10”档粗测金属丝的电阻,从图2丙)中读出金属丝的电阻R=______Ω.
④接着,该同学用伏安法尽可能精确地测出该金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率.实验室提供的器材有:
A.直流电源E(电动势4V,内阻不计)
B.电流表A1(量程0~3mA,内阻约50Ω)
C.电流表A2(量程0~15mA,内阻约30Ω)
D.电压表V1(量程0~3V,内阻10kΩ)
E.电压表V2(量程0~15V,内阻25kΩ)
F.滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)
G.滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
H.待测电阻丝Rx,开关、导线若干
要求较准确地测出其阻值,电流表应选______,电压表应选______,滑动变阻器应选______.(用器材前的字母表示即可)
⑤用图3示的电路进行实验测得Rx,实验时,开关S2应向______闭合(选填“1”或“2”).
⑥请根据选定的电路图,在如图4示的实物上画出连线(部分线已画出).
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⑦(多选)在下列测定金属丝的电阻率的几个步骤中,错误的是______
A.先用米尺测出金属丝的长度,再将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直;
B.用螺旋测微器在不同位置测出金属丝的直径D各三次,求平均值manfen5.com 满分网
C.打开开关,将选好的实验器材按图3接成实验电路;
D.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表和电压表有合适的示数,读出并记下这组数据;
E.改变滑动变阻器的滑键位置,重复进行实验,测出6组数据,并记录在表格中;
F.分别计算出电流平均值(manfen5.com 满分网)和电压的平均值(manfen5.com 满分网),再求出电阻的平均值manfen5.com 满分网
G.根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率.
⑧设金属丝的长度为L(m),直径的平均值为manfen5.com 满分网(m),电阻的平均值为manfen5.com 满分网(Ω),则该金属丝电阻率的表达式为ρ=______
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在孤立点电荷-Q的电场中,一质子在距离点电荷r处若具有E的动能,即能够恰好逃逸此电场的束缚.若规定无穷远处电势为零,用E表示该场中某点的场强大小,用φ表示场中某点的电势,用EP表示质子在场中所具有的电势能,用Ek表示质子在场中某点所具有的动能,用r表示该点距点电荷的距离,则如图所示的图象中,表示关系正确的是( )
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一列简谐横波,在t=6.0s时的波形如图(甲)所示,图(乙)是这列波中质点P的振动图线,那么该波的传播速度和传播方向是( )
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A.v=0.20m/s,向左传播
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C.v=0.15 m/s,向左传播
D.v=0.15 m/s,向右传播
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在如图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r,C为电容器,R为定值电阻,R为滑动变阻器.开关闭合后,灯泡L能正常发光.当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )
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A.伏特表manfen5.com 满分网示数将减小
B.灯泡L将变亮
C.电容器C的电容将减小
D.电容器C的电荷量将增大
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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