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如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,所在...

如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上.如图所示,将甲、乙两阻值相同,质量均为m的相同金属杆放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲、乙相距l.从静止释放两金属杆的同时,在金属杆甲上施加一个沿着导轨的外力,使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动,且加速度大小以a=gsinθ,乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动.
(1)求每根金属杆的电阻R为多少?
(2)从刚释放金属杆时开始计时,写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F随时间t的变化关系式,并说明F的方向.
(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙金属杆共产生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功.

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(1)甲、乙匀加速运动时加速度相同,当乙通过位移l进入磁场时,甲刚出磁场,由运动学速度位移公式求出乙进入磁场时的速度,乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动,根据平衡条件求解电阻R. (2)从刚释放金属杆时开始计时,由于甲的加速度大小a=gsinθ,外力与安培力大小相等,由速度公式得出速度与时间的关系式,根据安培力的表达式得出外力与时间的关系式. (3)从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙进入磁场前,甲、乙发出相同热量,导体棒克服安培力做功等于回路产生的热量.甲出磁场以后,外力F为零,乙在磁场中,安培力大小等于重力沿斜面向下的分力,甲、乙发出相同热量,根据功能关系得出回路产生的热量,根据总热量等于Q,求出外力做功. 【解析】 (1)由题,甲、乙匀加速运动时加速度相同,所以,当乙进入磁场时,甲刚出磁场 乙进入磁场时的速度 根据平衡条件有 解得: (2)甲在磁场中运动时,外力F始终等于安培力,v=gsinθ•t 将 代入得:,方向沿导轨向下 (3)乙进入磁场前,甲、乙发出相同热量,设为Q1,则有   F安l=2Q1   又F=F安 故外力F对甲做的功WF=Fl=2Q1 甲出磁场以后,外力F为零,乙在磁场中,甲、乙发出相同热量,设为Q2,则有 F安′l=2Q2 又F安′=mgsinθ 又Q=Q1+Q2 解得:WF=2Q-mglsinθ 答: (1)每根金属杆的电阻. (2)从刚释放金属杆时开始计时,从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F随时间t的变化关系式为,方向沿导轨向下. (3)从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙金属杆共产生热量Q,此过程中外力F对甲做的功为2Q-mglsinθ.
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考点分析:
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根据甲纸带的数据可知,m=0.2kg的重物由B点运动到E点重力势能的减少量等于
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II.现有如下所示的实验器材(示意图),要完成伏安法“测定干电池的电动势和内阻”实验
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(3)若上图中所给的电流表已被损坏,用剩余器材能否测定干电池的电动势和内阻?如能的话,请选定器材并给出电路图.
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如图所示,在正三角形区域内存在着垂直于纸面的匀强磁场和平行于AB的水平方向的匀强电场,一不计重力的带电粒子刚好以某一初速度从三角形O点沿角分线OC做匀速直线运动.若此区域只存在电场时,该粒子仍以此初速度从O点沿角分线OC射入,则此粒子刚好从A点射出;若只存在磁场时,该粒子仍以此初速度从O点沿角分线OC射入,则下列说法正确的是( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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