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如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面...

manfen5.com 满分网如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面间夹角θ=37,N、Q间连接一个电阻R=5.0Ω,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0T.将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计.现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离s=2.0m.已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;
(2)金属棒达到cd处的速度大小;
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量.
(1)金属棒刚开始下滑时受重力、支持力和摩擦力作用,根据牛顿第二定律求出金属棒沿导轨开始下滑的加速度大小. (2)金属棒到达cd处受重力、支持力、摩擦力和安培力平衡,结合闭合电路欧姆定律、切割产生的感应电动势公式以及共点力平衡求出匀速运动的速度. (3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中动能增加、重力势能减小,摩擦产生的内能增加,整个回路产生的热量增加,根据能量守恒定律求出电阻R上产生的热量. 【解析】 (1)设金属杆的加速度大小为a,则 mgsinθ-μmgcosθ=ma a=2.0m/s2 (2)设金属棒达到cd位置时速度大小为v、电流为I,金属棒受力平衡,有 mgsinθ=BIL+μmgcosθ 解得  v=2.0m/s (3)设金属棒从ab运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量为Q,由能量守恒,有 解得  Q=0.10J 答:(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小为2m/s2. (2)金属棒达到cd处的速度大小为2m/s. (3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量为0.10J.
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考点分析:
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(2)无论是用图甲还是图乙所示电路测量,都不可避免地会产生由电表内阻引起的系统误差.某学习小组设计了以下方案,以避免电表内阻引起的系统误差.该方案利用图丙所示的电路进行测量,主要实验步骤如下:
第一步:将单刀双掷开关S2接2,闭合开关S1,调节滑动变阻器Rp1和Rp2,使电表读数接近满量程,但不超过量程,记录此时电压表和电流表的示数U1、I1
①请你写出第二步操作步骤,并说明需要记录的数据;______
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C.电流表(量程3A);
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(1)电流表应选______;(填器材前的字母代号).
(2)根据实验数据作出U-I图象(如图乙所示),则蓄电池的电动势E=______ V,内阻r=______Ω.
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A.若小球带正电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示
B.若小球带正电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示
C.若小球带负电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示
D.若小球带负电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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