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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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(2)厂家提供的伏安特性曲线如下图,为了验证厂家提供的数据,该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘,可选用的器材有:
A.直流电源E:电动势3V,内阻忽略不计
B.滑动变阻器R:0~20Ω
C.电压表V-:量程5V、内阻约50kΩ
D.电压表V::量程3V、内阻约20kΩ
E.电流表A:量程0.6A、内阻约0.5Ω
F.电流表mA:量程50mA、内阻约5Ω
G.待测二极管D
H.单刀单掷开关S,导线若干
为了提高测量结果的准确度,电压表应选用______,电流表应选用______(填序号字母).
(3)为了达到测量目的,请在答题卡上画出正确的实验电路原理图
(4)为了保护二极管,正向电流不要超过25mA,请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议:______

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manfen5.com 满分网某同学为了探究“恒力做功与物体动能变化的关系”,他设计了如图所示的实验.他的操作步骤如下:
A.按图示装置安装好实验器材;
B.在质量为10克、20克、50克的三种钩码中,他挑选了一个质量为50克的钩码挂在细线P的下端;
C.将质量为200克的小车靠近打点计时器,并用手按住;
D.先接通打点计时器的电源,再释放小车,打出一条纸带;
E.重复上述实验操作,再打几条纸带.
(1)在多次实验得到的纸带中,他选出了一条自认为满意的纸带,经测量和计算得到如下实验数据:
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该同学将钩码所受的重力当作细线对小车的拉力,计算出从打下第一个点到打下第N个点的过程中,细线拉力对小车所做的功为______J,小车的动能增加量为______J.(当地重力加速度g取9.8m/s2,计算结果均保留三位有效数字)
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如图所示,在光滑的水平面上放着两块长度相等,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端分别放有一个大小、形状、质量完全相同的物块.开始都处于静止状态,现分别对两物块施加水平恒力F1、F2,当物块与木板分离后,两木板的速度分别为v1和v2.若已知v1>v2,且物块与木板之间的动摩擦因数相同,需要同时满足的条件是( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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