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用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′...

用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′a′.如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行.设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略不计.可认为方框的aa′边和bb′边都处在磁极间,极间磁感应强度大小为B.方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力).
(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长);
(2)当方框下落的加速度为manfen5.com 满分网时,求方框的发热功率P;
(3)已知方框下落的时间为t时,下落的高度为h,其速度为vt(vt<vm).若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I在该框内产生的热相同,求恒定电流I的表达式.
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(1)分析方框运动的过程,知道当方框匀速运动时速度最大,根据力的平衡知识求解. (2)方框下落加速度为时,根据牛顿第二定律得出感应电流大小,再根据焦耳定律求解. (3)根据能量守恒定律表示出时间t内方框内产生的热量表达式,再求出恒定电流I的表达式. 【解析】 (1)方框质量    m=4LAd 方框电阻             方框下落速度为v时,产生的感应电动势  E=B•2Lv 感应电流               方框下落过程,受到重力G及安培力F, G=mg=4LAdg,方向竖直向下 安培力,方向竖直向上 当F=G时,方框达到最大速度,即v=vm 则            方框下落的最大速度     (2)方框下落加速度为时,根据牛顿第二定律有 , 则                 方框的发热功率    (3)根据能量守恒定律,方框重力势能转化动能和电流产生的热量,所以有   解得:恒定电流I的表达式      答:(1)求方框下落的最大速度为; (2)方框的发热功率P是; (3)恒定电流I的表达式为 .
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考点分析:
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某日有雾的清晨,一艘质量为m=500t的轮船,从某码头由静止起航做直线运动,并保持发动机的输出功率等于额定功率不变,经t=10min后,达到最大行驶速度vm=20m/s,雾也恰好散开,此时船长突然发现航线正前方S=480m处,有一只拖网渔船以v=5m/s的速度沿垂直航线方向匀速运动,且此时渔船船头恰好位于轮船的航线上,轮船船长立即下令采取制动措施,附加了恒定的制动力F=1.0×105N,结果渔船的拖网越过轮船的航线时,轮船也恰好从该点通过,从而避免了事故的发生.已知渔船连同拖网总长度L=200m(不考虑拖网渔船的宽度),假定水对船阻力的大小恒定不变,求:
(1)轮船减速时的加速度a;
(2)轮船的额定功率P;
(3)发现渔船时,轮船离开码头的距离.

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举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目,就“抓”举而言,其技术动作可分为预备、提杠发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等动作,如图所示表示了其中的几个状态.在“提杠发力”阶段,运动员对杠铃施加恒力作用,使杠铃竖直向上加速运动;“下蹲支撑”阶段,运动员不再用力,杠铃继续向上运动,当运动员处于“下蹲支撑”处时,杠铃的速度恰好为零.
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(1)为了研究方便,可将“提杠发力”、“下蹲支撑”两个动作简化为较为简单的运动过程来处理,请定性画出相应的速度-时间图象.
(2)已知运动员从开始“提杠发力”到“下蹲支撑”处的整个过程历时0.8s,杠铃总共升高0.6m,求杠铃获得的最大速度.
(3)若杠铃的质量为150kg,求运动员提杠发力时对杠铃施加的作用力大小.
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如图所示,一对间距d=0.2m、竖直放置的平行金属板M、N分别接于电路中的B、P两点,P为变阻器R2的中点,平行金属板的内部是绝缘(无电流通过)的,其间产生的电场可视为匀强电场.现将一带电小球c用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点,小球质量m=1×10-6kg,电量q=1×10-8C.小球静止时悬线与竖直方向的夹角α=37°,变阻器R2的总阻值为500Ω,定值电阻R1=1480Ω,电源内阻r=20Ω.求:
(1)小球的带电性质,匀强电场的场强Ec的大小;
(2)电路中流经电阻R1的电流强度;
(3)电源电动势E.

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图1(a)是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出,做平抛运动;同时小球B被松开,做自由落体运动.图1(b)是该装置一次实验的数码连拍照片,同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹.
(1)由图1(b)的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是______
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(2)现在重新设计该实验,如图2所示,光源位于S点,紧靠着光源的前方有一个小球A,光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P.现打开数码相机,同时将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出,不计空气阻力,小球的影像P在屏幕上移动情况即被数码相机用连拍功能(每隔相同的时间自动拍摄一次)拍摄下来,如图3所示.则小球的影像P在屏上移动情况应当是图4中的______(选填“(c)”或“(d)”).
(3)如果图2中小球A水平抛出的初速度为lm/s,SP=L=0.5m,经过0.2s小球到达B点时在屏幕上留下的影子假设为Q,则Q点沿着屏幕向下运动的速度大小为______ m/s.
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在“用DIS描绘电场的等势线”实验中,按图所示连接电路.在电极A、B的连线上等距离地取a、b、c、d、e 等5个基准点.将电压传感器的两个接线柱分别和两个探针相连接.当正接线柱的电势高于负接线柱时,读数为正.
(1)(多选题).对于该实验的认识与判断,下列说法中正确的是______
(A)实验是用恒定的电流场模拟静电场
(B)在实验过程中电极与导电纸的相对位置不能再改变
(C)若把电源电压提高到原来的2倍,则描绘得到的等势线形状与原来不同
(D)本实验无法画出相应的电场线
(2)若在图中连接电压传感器正接线柱的探针接触a点,连接负接线柱的探针接触b点时,读数为负,则可以判断电极A接在电源的______极上(选填“正”或“负”).
(3)若连接电压传感器的正负两个接线柱的探针分别接触a点和b点时示数为U1;分别接触b点和c点时示数为U2,则有|U1|______|U2|(选填“>”、“<”或“=”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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