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如图所示,MN、PQ为足够长的平行导轨,间距L=0.5m.导轨平面与水平面间的夹...

如图所示,MN、PQ为足够长的平行导轨,间距L=0.5m.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°.NQ⊥MN,NQ间连接有一个R=3Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B=1T.将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻r=2Ω,其余部分电阻不计.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NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变,cd 距离NQ为s=2m.试解答以下问题:(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)金属棒达到稳定时的速度是多大?
(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是多少?
(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则t=1s时磁感应强度应为多大?

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对金属棒进行受力分析,达到稳定速度时,即为做匀速运动,根据平衡条件列出等式求解. 根据能量守恒得,重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热.再根据串联电路能量(功率)分配关系,就可求得电阻R上产生的热量. 要使金属棒中不产生感应电流,则穿过线框的磁通量不变.同时棒受到重力、支持力与滑动摩擦力做匀加速直线运动.从而可求出磁感应强度B应怎样随时间t变化的. 【解析】 (1)在达到稳定速度前,金属棒的加速度逐渐减小,速度逐渐增大,达到稳定速度时,有: FA=BIL    mgsinθ=FA+μmgcosθ  E=BLv E=I(R+r) 由以上四式并代入已知数据,得v=2m/s (2)根据能量守恒得,重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热. 有: 电阻R上产生的热量: 解得:QR=0.06J (3)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动,故: mgsinθ-μmgcosθ=ma 设t时刻磁感应强度为B,则:BLs=BL(s+x)  故t=1s时磁感应强度B=0.4T 答:(1)金属棒达到的稳定速度是2m/s; (2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是0.06J; (3)t=1时磁感应强度应为0.4T.
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考点分析:
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(1)磁感应强度B和电场强度E的大小和方向;
(2)如果撤去磁场,只保留电场,电子将从D点(图中未标出)离开电场,求D点的坐标;
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(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v′不超过多少?
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利用如图甲所示电路测量量程为800mV的电压表的内阻RV,RV约为900Ω.某同学的实验步骤是:
①按照电路图正确连接好实验电路;
②合上开关S1和S2,调节滑动变阻器R1的滑片位置,使得电压表的指针指到满刻度;
③保持开关S1闭合,断开开关S2,调节电阻箱R的阻值和滑动变阻器R1的滑片位置,使得电压表指针指到满刻度一半;
④读出电阻箱接入电路中的电阻值R,即为电压表内电阻RV的大小;
可供选择的实验器材有:
A.待测电压表:量程为800mV,内阻约900Ω
B.滑动变阻器:最大阻值200Ω,额定电流1A
C.滑动变阻器:最大阻值5Ω,额定电流2A
D.电阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
E.电阻箱:最大阻值99.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
F.电池组:电动势约6V,内阻约1Ω
以及导线和开关等.
按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题:
(1)为了使测量比较准确,除了电池组、导线、开关和待测电压表外,从上述器材中还应选用的器材是______(用器材前的序号字母表示).
(2)在这些器材的实物图乙上,请根据甲图连接实验器材.
(3)在上述实验步骤中,错误的步骤是______,请改于下面______
(4)关于用上述方法测出的电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真及测量误差,下列说法中正确的是______
A.R>R
B.R<R
C.若RV越大;测量值R测相对于真实值R真的误差就越大
D.若RV越大,测量值R测相对于真实值R真的误差就越小.

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“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行.甲方案为用自由落体实验验证机械能守恒定律,乙方案为用斜面小车实验验证机械能守恒定律.
(1)比较这两种方案,______(填“甲”或“乙”)方案好一些,理由是:______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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