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一对足够长、电阻不计的平行金属导轨水平放置,其间距L=0.4m,左端接一电阻R=...

一对足够长、电阻不计的平行金属导轨水平放置,其间距L=0.4m,左端接一电阻R=1.5Ω,质量为0.2kg的导体棒ab垂直地放置于导轨上,与导轨接触良好.已知棒与导轨之间的动摩擦因数为0.5,棒的电阻为0.5Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.现用一水平向右的外力F拉棒,使棒由静止开始向右做匀加速直线运动,如图所示.用力传感器测得力F随时间变化的情况见表.
t/s0.001.503.004.506.00
F/N2.002.152.302.452.60
(1)试由表中数据写出外力F随时间t变化的数学函数式.
(2)求导体棒的加速度大小和匀强磁场的磁感应强度大小.
(3)某同学估算出导体棒运动的最初6s内整个装置产生的热量可以大于150J,试通过计算判断该同学的说法是否正确.

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(1)由表格看出,F随时间均匀增大,先求出,再写出外力F随时间t变化的数学函数式. (2)由法拉第电磁感应定律、欧姆定律推导出安培力,由牛顿第二定律求解加速度. (3)由于有摩擦力和安培力做负功,整个装置产生的热量有摩擦生热和焦耳热,得到两个热量有表达式,画出安培力与位移的图象,此图象的“面积”表示克服安培力做功,估算克服安培力做功的大小,即可得到总热量,再判断正误. 【解析】 (1)由于=0.1,t=0时F=2N,所以F=2+0.1t(N) (2)由于F-μmg-BL=ma得  F=ma+μmg+,而F=2+0.1t 所以ma+μmg=2, 代入得 0.2 a+0.5×0.2×10=2,解得 a=5m/s2. 由=0.1,将a=5m/s2代入,即可解得B=0.5T (3)由于Q=|Wf|+|WA|=μmgs+FAs  s=at2=×5×62m=90m |Wf|=μmgs=0.5×0.2×10×90 J=90 J. 而FA=0.1t、s=at2、FA=0.1=0.1(N) 则 FA-s的大致图象如图所示,当t=6s时,FA=0.6N, 由此可见,WA<0.6×90J=54 J,所以Q<144 J. 该同学的说法是错误的. 答:(1)由表中数据写出外力F随时间t变化的数学函数式是2+0.1t(N). (2)导体棒的加速度大小为5m/s2,匀强磁场的磁感应强度大小是0.5T. (3)该同学的说法不正确.
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考点分析:
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(1)当OB杆转过37°时,两球的速度达到最大,则B球的质量为多少?
(2)若在空间加一竖直向下的匀强电场,OB杆从原来位置开始释放能转过的最大角度为127°,则该电场的电场强度大小为多少?
(3)在上述电场中,使小球B也带上负电,电量为manfen5.com 满分网q,则从原来位置释放后系统的电势能改变的最大值为多少?

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航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2㎏,动力系统提供的恒定升力F=28N.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2
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(1)未加水银前,右侧被封闭气体的压强多大?
(2)若水银加在左管,封闭气柱的下表面向上移动的距离为多少?
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一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变.某实验小组同学研究一白炽灯两端电压与电流的关系,得到了如表所示的一组数据:
U(V)0.92.43.65.47.210.214.4
I(mA)45120170210230250265
(1)请在图(a)的方格纸上用描点法画出电流与电压的关系图线.
(2)实验用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器、电压表,电流表,开关及导线若干.请在图(b)中以笔划线代替导线按实验要求将实物图补充完整.
(3)由图线可看出该白炽灯的电阻随电压的增大而______(选填“增大”或“减小”;根据实验数据及图线可推测:如果灯两端电压增大到20V(灯未被烧坏),那么通过灯的电流______
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(1)实验中,若挡光片的挡光宽度为△s,某次挡光片经过光电门时的遮光时间为△t,则计算机计算角速度ω的计算式为______
(2)分析比较表格和图象可得到的结论为:______
实验次数123
半径r(m)0.10.10.1
质量m(kg)0.0220.0440.066


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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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