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(19分) 如图所示,两块很薄的金属板之间用金属杆固定起来使其平行正对,两个金属...

(19分)

如图所示,两块很薄的金属板之间用金属杆固定起来使其平行正对,两个金属板完全相同、且竖直放置,金属杆粗细均匀、且处于水平状态。已知两个金属板所组成的电容器的电容为C,两个金属板之间的间距为d,两个金属板和金属杆的总质量为m。整个空间存在一个水平向里的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度为B,磁场方向垂直金属杆,且和金属板平行。现在使整个装置从静止开始在该磁场中释放。重力加速度大小为g。试通过定量计算判断,该装置在磁场中竖直向下做什么运动?

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装置在磁场中以做匀加速直线运动 【解析】 试题分析:由题意知:导体棒切割磁感线产生感应电动势,装置下落时,两个金属板分别积聚正、负电荷成为一只带电的平行板电容器,等效为导体棒有感应电流产生,受到安培力的作用,由牛顿第二定律列方程可求解加速度。 设经过时间t时,下落速度为v,电容器的带电荷量为Q,电容器两板之间的电压为U,金属杆切割磁感线产生的感生电动势为E,有: C=       ①          (2分) E=Bdv       ②         (2分) U=E        ③          (1分) 解得:Q= CBdv          ④         (1分) 设在时间间隔(t,t+△t)内流经金属棒的电荷量为△Q,金属棒受到的安培力为F,有: F=Bid        ⑤         (2分) i=      ⑥        (2分) △Q也是平行板电容器在时间间隔(t,t+△t)内增加的电荷量,由④式得: △Q= CBd△v         ⑦        (2分) △v为金属棒的速度变化量,有: a=       ⑧        (2分) 对金属棒,有: mg-F=ma             ⑨          (2分) 以上联合求解得:          ⑩         (2分) 因为加速度a为常数,所以该装置在磁场中做匀加速直线运动        (1分) 考点:电容 牛顿第二定律 感应电动势
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考点分析:
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(13分)

如图所示,在水平地面上有A、B两个小物体,质量分别为mA=3kg、mB=2kg,它们与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1。A、B之间有一原长为L=0.15m、劲度系数为k=500N/m的轻质弹簧水平连接。分别用两个方向相反的水平恒力F、F'同时作用在A、B两物体上。当运动达到稳定时,A、B两物体以共同加速度大小为a=1m/s2做匀加速直线运动。已知F=20N,g取10m/s2。求运动稳定时A、B之间的距离及F'的大小。

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(9分)某实验探究小组要测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供的实验器材如下:

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A.待测干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)

B.电压表V(0~1.5V)

C.电阻箱R(0~999.9Ω)

D.电键和导线若干

该小组根据以上实验器材设计了如图所示的电路来测量电源的电动势和内阻。

(1)实验的主要步骤如下:

①按照电路图连线;

②调节电阻箱R的阻值至最大值;

③将开关S闭合,逐渐调节电阻箱R,记下此时电阻箱的阻值和电压表的示数如下表所示:

次数

1

2

3

4

5

6

电阻箱读数R/Ω

20

15

10

5

2

1

电压表读数U/V

1.37

1.35

1.33

1.27

1.12

0.93

满分5 manfen5.com-1

0.05

0.067

0.1

0.2

0.5

1

满分5 manfen5.com/ V-1

0.73

0.74

0.75

0.79

0.89

1.07

④为了利用图像法处理数据,该小组的同学画出了U—R(如图甲所示)和满分5 manfen5.com(如图乙所示)坐标图,请你帮助该小组同学,利用表格中的有关数据,在U—R和满分5 manfen5.com坐标图中描点、连线。

(2)为了能根据图象较直观地求出干电池的电动势和内阻,两个图像比较合适的是         (选填“甲”或“乙”)。

(3)根据你所选择的合适的图像,该干电池的电动势为       V;内阻为     Ω。

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(6分)如图所示为某实验探究小组所设计的实验装置:BF是水平光滑的轨道,两个相同的弧形光滑轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q,两轨道上端分别装有电磁铁C、D,调节电磁铁C、D的高度,使AC = BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端水平射出。根据你学的知识判断:

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(1)当从轨道M的下端射出的小铁球落到E处的瞬时,从轨道N下端射出的小铁球        (选填“能” 或“不能”)沿水平轨道刚好运动到E处,发生碰撞。

(2)降低轨道M的高度,保持轨道N不变,使两小铁球还能以相同的初速度v0 同时分别从轨道M、N的下端水平射出,当从轨道M的下端射出的小铁球落到另外一处的瞬时,从轨道N下端射出的小铁球           (选填“能”或“不能”)沿水平轨道也刚好运动到该处,发生碰撞。

(3)写出你上述判断的理由:           

 

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如图所示,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的导体棒ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。现导体棒在水平向左、垂直于导体棒的恒力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(运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直)。设导体棒接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则在此过程,下列说法正确的是

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A.导体棒的速度最大值为满分5 manfen5.com

B.流过电阻R的电荷量为满分5 manfen5.com

C.恒力F和摩擦力对导体棒做的功之和等于导体棒动能的变化量

D.恒力F和安培力对导体棒做的功之和大于导体棒动能的变化量

 

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2012年9月25日,中国航母“辽宁舰”正式交付海军,这将极大提高我们中国海军的整体作战实力。如图所示是“歼—15飞机”在航母“辽宁舰”上的起降示意图。已知“歼—15飞机”的质量为m,它的发动机额定功率恒定,起飞前在航母上运动过程中所受的摩擦阻力为恒力。“歼—15飞机”以额定功率从静止开始沿航母做直线运动,到航母一端后起飞。设“歼—15飞机”经过时间t运动了位移s时,速度达到最大值v,此时刚好离开航母起飞。则“歼—15飞机”发动机在航母上运动过程所做的功为

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A.满分5 manfen5.com         B.满分5 manfen5.com

C.满分5 manfen5.com       D.满分5 manfen5.com

 

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