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如图所示,两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上,相距为L,处于竖直向下的...

如图所示,两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上,相距为L,处于竖直向下的磁场中,整个磁场由n个宽度皆为x的条形匀强磁场区域1、2…n组成,从左向右依次排列,磁感应强度的大小分别为B、2B、3B…nB,两导轨左端MP间接入电阻R,一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上,与导轨电接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.
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(1)对金属棒ab施加水平向右的力,使其从图示位置开始运动并穿过n个磁场区,求棒穿越磁场区1的过程中通过电阻R的电量q.
(2)对金属棒ab施加水平向右的拉力,让它从图示位置由静止开始做匀加速运动,当棒进入磁场区1时开始做匀速运动,速度的大小为v.此后在不同的磁场区施加不同的拉力,使棒保持做匀速运动穿过整个磁场区.取棒在磁场1区左边界为x=0,作出棒ab所受拉力F随位移x变化的图象.
(3)求第(2)中棒通过第i(1≤i≤n)磁场区时的水平拉力Fi和棒在穿过整个磁场区过程中回路产生的电热Q.
(用x、B、L、m、R、n表示)
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(1)法拉第电磁感应定律、欧姆定律求解棒穿越磁场区1的过程中通过电阻R的电量q. (2)当棒进入磁场区时开始做匀速运动,拉力与安培力平衡,由安培力公式FA=,得到拉力,可作出图象. (3)由动能定理求出棒刚进入磁场时的速度,由拉力与安培力平衡,可求得棒通过第i(1≤i≤n)磁场区时的水平拉力Fi.棒克服安培力做功,等于产生的热量,可求解总热量. 【解析】 (1)电路中产生的感应电动势为:E= 通过电阻R的电量为:q=,=, 得到 q= 导体棒通过I区过程:△Φ=BLx 解得: (2)当棒进入磁场区时开始做匀速运动,拉力与安培力平衡,由安培力公式FA=,则得  拉力F=FA=,作图如图. (3)设进入I区时拉力为F1,速度v,则有:     ①    F1=FA=,② 联立①②解得   , 所以    Q=F1x+F2+x,…+Fnx 故Q=(12+22+…n2) 答:(1)棒穿越磁场区1的过程中通过电阻R的电量q为. (2)拉力F随位移x变化的图象如图. (3)棒通过第i(1≤i≤n)磁场区时的水平拉力Fi为 ,棒在穿过整个磁场区过程中回路产生的电热Q=(12+22+…n2).
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考点分析:
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如图所示,可视为质点的物块A、B、C放在倾角为37°、长L=2m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上.物块的质量分别为mA=0.8kg、mB=0.4kg.其中A不带电,B、C的带电量分别为qB=+4×10-5C、
qC=+2×10-5C,且保持不变.开始时三个物块均能保持静止,且与斜面间均无摩擦力作用.现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上作加速度大小为a=2.5m/s2的匀加速直线运动.经过时间t物体A、B分离并且力F变为恒力,当A运动到斜面顶端时撤去力F.(如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0,则相距为r时,两点电荷具有的电势能可表示为manfen5.com 满分网).求:
(1)未施加力F时物块B、C间的距离.
(2)t时间内A上滑的距离.
(3)t时间内库仑力做的功.

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上海浦东国际机场候机楼的侧壁是倾斜的,用钢索将两边斜壁系住,在钢索上竖有许多短钢棒将屋面支撑在钢索上,候机楼结构简化如图所示.假设一面斜壁质量为m,分布均匀.在地面处有一固定转轴OOˊ,斜壁可绕OOˊ转动,此时斜壁与地面夹角为60°,斜壁上端所有钢索的总拉力为F,与斜壁夹角为30°,设屋面通过短钢棒支撑在钢索上,钢索的质量不计.求:
(1)在方框中画出斜壁的受力示意图(OOˊ受力可以不画).
(2)所有钢索的总拉力F的大小.
(3)钢索能承担多大的承重?
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manfen5.com 满分网如图所示,竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径R=1m,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(从A点进入圆轨道时无机械能损失),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到A点的水平距离.
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某同学在学习了DIS实验后,设计了一个测物体瞬时速度的实验,其装置如图甲所示.在小车上固定挡光片(宽度为△s),在倾斜导轨的A处放置光电门.让小车从P点静止下滑,再利用光电门记录下挡光片经过A点所经历的时间△t.接下来,改用不同宽度的挡光片重复上述实验,最后运用公式manfen5.com 满分网计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自△s区域内的manfen5.com 满分网,并作出manfen5.com 满分网图象.
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(1)当光电门传感器A、B之间无挡光物体时,电路______;当A、B之间有物体挡光时,电路______.(填“断开”或“接通”)
(2)(多选)该同学测出4组数据,其中第3组数据发生了明显的偏差,如图乙所示.造成偏差的可能原因是______
A.小车从图甲中P点上方静止下滑           B.小车从图甲中P点下方静止下滑
C.小车从图甲中P点静止下滑               D.小车从图丙中P点静止下滑
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(3)另一位同学测出如下图所示的6组数据,根据manfen5.com 满分网图线,可知小车的加速度大小约为______m/s2,挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为______m/s.
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关于“用DIS描绘电场等势线”的实验:
(1)(多选)下列说法中正确的是______
A.本实验是用电流场来模拟静电场进行实验的
B.在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸
C.实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触
D.放置导电纸时有导电物质的一面向下
(2)(单选)通过实验,作出两个等量异种点电荷所产生电场的等势线如图中虚线所示.若有一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受静电力作用,则粒子在电场中______
A.做直线运动,电势能先变小后变大
B.做直线运动,电势能先变大后变小
C.做曲线运动,电势能先变小后变大
D.做曲线运动,电势能先变大后变小
(3)(多选)若用电流场模拟静电场描绘电场中的等势线,下列情况能够实现的是______
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A.如图甲所示,圆柱形电极A、B均接电源正极,用以模拟等量正电荷的电场
B.如图乙所示,圆柱形电极A(在圆环中心)接电源正极,圆环电极B接电源负极,用以模拟正点电荷的电场
C.如图丙所示,两平行的长条形电极分别接电源正、负极,用以模拟匀强电场
D.如图丁所示,圆柱形电极A接电源负极,用以模拟负点电荷的电场.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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