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如图所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左...

如图所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,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,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=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.试解答以下问题.
(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程所需的时间是多少?

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(1)当施加水平恒力时,棒先做变加速运动,后做匀速运动,达到稳定状态,恒力与安培力平衡,由平衡条件求出速度v1. (2)若施加的水平外力的功率恒定时,稳定时棒也做匀速运动,此时的外力大小为,由平衡条件求出速度v2. (3)金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中,水平外力做功为Pt,外界提供的能量转化为棒的动能和电路中的电能,根据能量守恒定律列式求解该过程所需的时间. 【解析】 当棒的速度为v时,则有 E=BLv,I=,F=BIL,则安培力F=. (1)若施加的水平外力恒为F=8N,金属棒达到稳定时做匀速运动,由平衡条件得: F=,得:=m/s=4m/s (2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,金属棒达到稳定时水平外力大小为F= 由平衡条件得:  =,得:=m/s=3m/s (3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中,水平外力做功为Pt,根据能量守恒定律得: Pt=+Q 代入解得:t=0.5s 答: (1)若施加的水平外力恒为F=8N,金属棒达到的稳定速度v1是4m/s. (2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,金属棒达到的稳定速度v2是3m/s. (3)该过程所需的时间是0.5s.
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考点分析:
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某同学求解过程如下:
由运动学知识可得   vmanfen5.com 满分网
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A.待测电流表mA
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C.“0~10Ω,1A”滑动变阻器R1
D.“0~100Ω,50mA”滑动变阻器R2
E.“0.6A,0.5”标准电流表A1
F.“3A,0.01”标准电流表A2
G.5Ω定值电阻R3
H.20Ω定值电阻R4
I.开关及导线若干
(1)应选用的器材有______(只需填写所选器材序号).
(2)在虚线框内画出实验电路图.
(3)待测电流表的电流刻度值的表达式I=______,式中各物理量所表示的意义分别为______

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和打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,现利用如图乙所示的装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数,图中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,此外,在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块d从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.5×10-2s和1.0×10-2s,小滑块d的宽度为0.5cm.
(1)滑块通过光电门1的速度v1=______m/s,滑块通过光电门2的速度v2=______m/s.
(2)已知当地的重力加速度为g,v1、v2和两个光电门之间的距离L已知,用提供的米尺测出P点到桌面高度h,重锤在桌面上所指的点与Q点的距离a,动摩擦因数的表达式μ=______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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