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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与...

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,上端连接阻值为R=2Ω的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度B=0.4T.质量为0.2kg、电阻为r=1Ω的金属棒ab,以初速度v从导轨底端向上滑行,金属棒ab在安培力和一平行于导轨平面的外力F的共同作用下做匀变速直线运动,速度-时间图象如图所示.设金属棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为μ=0.25.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)金属棒产生的感应电动势的最大值和电阻R消耗的最大功率?
(2)当金属棒速度为向上3m/s时施加在金属棒上外力F的大小和方向?
(3)请求出金属棒在整个运动过程中外力F随时间t变化的函数关系式.
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金属棒产生的感应电动势E=Blv,电阻R消耗的最大功率P=I2R,对金属棒受力分析由牛顿第二定律求F,推导F与t的关系. 【解析】 (1)当金属棒的速度最大时,产生的感应电动势最大,电阻R消耗的最大功率         E=Blv=0.4×1×6=2.4v    I=         P=I2R解得P=1.28W      (2)当金属棒速度为向上3m/s时,由速度图象知,加速度为a===3m/s     FA=BIL==0.16N     沿斜面向下  取沿斜面向下为正方向,由牛顿第二定律得:                μmgcosθ+mgsinθ+FA-F=ma              F=μmgcosθ+mgsinθ+FA-ma=1.16N               平行于斜面向上 (3)由图可知速度  v=6-at     安培力     FA=BIL==0.32-0.16t    沿斜面向下为正方向 上升阶段有牛顿第二定律得:μmgcosθ+mgsinθ+FA-F=ma 代入得F=1.32-0.16t           (0<t<2) 下降时,摩擦力方向改变,安培力随速度改变而改变 F-μmgcosθ+mgsinθ+FA=ma       F=0.16t-0.52     (2<t<4) 答:(1)金属棒产生的感应电动势的最大值2.4v,电阻R消耗的最大功率1.28W (2)当金属棒速度为向上3m/s时施加在金属棒上外力F的大小1.16N,方向平行于斜面向上 (3)金属棒在整个运动过程中外力F随时间t变化的函数关系式 F=0.16t-0.52     (2<t<4)
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考点分析:
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试求:
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、空间有一匀强电场,电场方向与纸面平行.一带电量为-q的小球(重力不计),在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度v由M匀速运动到N,如图所示.已知力F和MN间夹角为θ,MN间距离为L,则:
(1)匀强电场的电场强度大小为多少?并画出过M点的等势线.
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MNFθ

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一个喷漆桶能够向外喷射不同速度的油漆雾滴,某同学决定测量雾滴的喷射速度,他采用如图1所示的装置,一个直径为d=40cm的纸带环,安放在一个可以按照不同转速转动的固定转台上,纸带环上刻有一条狭缝A,在狭缝A的正对面画一条标志线,如图1所示.在转台开始转动达到稳定转速时,向侧面同样开有狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴,当狭缝A转至与狭缝B正对平行时,雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下痕迹(若此过程转台转过不到一圈).将纸带从转台上取下来,展开平放,并与毫米刻度尺对齐,如图2所示.
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已知地面附近高度每升高12m,大气压降低1mmHg.为了观测大气压这一微小变化,某实验小组巧妙地设计了如图所示的一个实验,在一个密闭的玻璃瓶的塞子上插入一根两端开口且足够长的细玻璃管,瓶内有一定量的水和空气.由于内外压强差,细玻璃管内水面a将与瓶内有一定的高度差.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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