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如图所示,有一个连通的,上、下两层均与水平面平行的“U”型的光滑金属平行导轨,在...

如图所示,有一个连通的,上、下两层均与水平面平行的“U”型的光滑金属平行导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2,开始时两根金属杆与轨道垂直,在“U”型导轨的右侧空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场,杆A1在磁场中,杆A2在磁场之外.设两导轨面相距为H,平行导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r.现在有同样的金属杆A3从左侧半圆形轨道的中点从静止开始下滑,在下面与金属杆A2发生碰撞,设碰撞后两杆立刻粘在一起并向右运动.求:
(1)回路内感应电流的最大值;
(2)在整个运动过程中,感应电流最多产生的热量;
(3)当杆A2、A3与杆A1的速度之比为3:1时,A1受到的安培力大小.

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金属杆A1、A2两杆在同一个金属U形导轨上都做变速运动,运动方向相同(都向右),同一时刻两杆都切割磁感线产生感应电动势,两个感应电动势在空间中的方向相同(都向外),但两个感应电动势在回路中的方向相反,所以总电动势是这两个电动势之差,即E=BL(v1-v2),电流是I=,方向为金属杆A1中感应电流的方向,因为A1比A2产生的感应电动势大,安培力是F=,方向都和速度方向相反(都向左). 根据平抛运动规律、动量守恒定律、能量守恒定律解决问题. 【解析】 (1)设A3杆下滑与A2杆碰前速度大小为v,依据动能定理有: 得: 设A3A2碰后速度大小为v1,依据动量守恒有:mv=2mv1 得: 感应电动势的最大值: 闭合回路的总电阻: 电流的最大值: (2)设A1A2A3杆的共同速度大小为v2,依据动量守恒有:mv=3mv2 得: 依据能量关系,感应电流最多产生的热量: (3)设A1杆速度大小为v,则A2A3杆的速度大小为3v 依据动量守恒有:mv=mv+2m×3v 得: 此时回路中的感应电动势: 感应电流A1杆受到的安培力: 答:(1)回路内感应电流的最大值为; (2)在整个运动过程中,感应电流最多产生的热量为mgH; (3)当杆A2、A3与杆A1的速度之比为3:1时,A1受到的安培力大小为.
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考点分析:
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如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v的大小;
(3)A点到x轴的高度h.

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如图所示,质量m1=0.3kg 的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15m,现有质量m2=0.2kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v=2m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求:
(1)物块与小车保持相对静止时的速度大小v;
(2)物块在车面上滑行的时间t;
(3)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度manfen5.com 满分网不超过多少.

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(1)图示甲为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的偏电流IR=300μA,内阻Rg=100Ω,可变电阻R的最大阻值为10kΩ,电池的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是    色,接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=    kΩ.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较    (填“变大”、“变小”或“不变”).
(2)如图乙所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可以测定重力和速度.
①所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需    (填字母代号)中的器材.
A.直流电源、天平及砝码   B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码   D.交流电源、毫米刻度尺
②通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度.为使图线的斜率等于重力加速度,除作v-t图象外,还可作    图象,其纵轴表示的是    ,横轴表示的是   
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固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程中( )
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A.杆的速度最大值为manfen5.com 满分网
B.流过电阻R的电荷量为manfen5.com 满分网
C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D.恒力F做的功与安培力做的功之和小于杆动能的变化量
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manfen5.com 满分网为探究小灯泡L的伏安特性,连好图示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光.由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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