如图甲所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个2Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻r大小为1Ω,导轨的电阻不计,整个装置放在磁感强度为2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.当棒的速度达到3m/s后保持拉力的功率恒为3W,从此时开始计时(即此时t=0)已知从计时开始直至金属棒达到稳定速度的过程中电流通过电阻R做的功为2.2J.试解答以下问题:
(1)金属棒达到的稳定速度是多少?
(2)金属棒从t=0开始直至达到稳定速度所需的时间是多少?
(3)试估算金属棒从t=0开始直至达到稳定速度的过程中通过电阻R的电量大约在什么数值范围内?
(4)在乙图中画出金属棒所受的拉力F随时间t变化的大致图象.
考点分析:
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下图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=2.5×10
-6T/A.已知两导轨内侧间距为l=3.0cm,滑块的质量为m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度为v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).
(1)求发射过程中金属滑块的加速度大小;
(2)求发射过程中电源提供的电流强度大小;
(3)若电源输出的能量有9%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
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如图所示,光滑的直角细杆AOB固定在竖直平面内,OA杆水平,OB杆竖直.有两个质量相等均为0.3kg的小球a与b分别穿在OA、OB杆上,两球用一轻绳连接,轻绳长L=25cm.两球在水平拉力F作用下目前处于静止状态,绳与OB杆的夹角θ=53°,求:
(1)此时细绳对小球b的拉力大小,水平拉力F的大小;
(2)现突然撤去拉力F,两球从静止开始运动,设OB杆足够长,运动过程中细绳始终绷紧,则当θ=37°时,小球b的速度大小.
(sin37°=0.6,cos37°=0.8,sin53°=0.8,cos53°=0.6)
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如图所示,容积为100厘米
3的球形容器,装有一根均匀刻有从0到100刻度的长直粗细均匀的管子,两个相邻刻度之间的管道的容积等于0.2厘米
3,球内盛有一定质量的气体,有一滴水银恰好将球内气体同外面的大气隔开,在温度为5℃时,那滴水银在刻度20处,如果用这种装置作温度计.
(1)试求此温度计可以测量的温度范围(不计容器及管子的热膨胀,假设在标准大气压下测量).
(2)若将0到100的刻度替换成相应的温度刻度,则相邻刻度线所表示的温度之差是否相等?为什么?
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如图所示,质量为1kg的物体,悬挂在动滑轮的轴心O处,动滑轮的质量及摩擦均不计,现在绳端施加一竖直向上的恒力F,使物体从静止开始加速上升,2s内绳端上升了10m,求2s末拉力F的瞬时功率.
某同学对此题的解法为:因为初速度为零,所以a=
=5m/s
2,
2s末绳端的速度 v=at=10m/s,
2s末拉力F的瞬时功率P=Fv=mgv/2=100W
问:你同意上述解法吗?若同意,求出此时物体所受重力的瞬时功率;若不同意,则说明理由并求出你认为正确的结果.
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如图所示A、B为两个振源,图中实线圆代表A单独发出的波该时刻的波峰位置,虚线圆代表B单独发出的波该时刻的波峰位置.试在答题纸上两波叠加的区域画出一根振动加强的线和一根振动减弱的线,并分别在线上用符号“ο”和“×”标出振动加强和振动减弱的点.
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