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(19分)一个质量m =0.1kg的正方形金属框,其电阻R=0.5Ω,金属框放在...

(19分)一个质量m =0.1kg的正方形金属框,其电阻R=0.5Ω,金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上边与AB重合),由静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边CD平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与CD重合)。设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为s, 那么v2-s图像如图所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,取g=10m/s2

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(1)根据v2-s图像所提供的信息,计算斜面的倾角θ和匀强磁场的宽度d

(2)计算匀强磁场的磁感应强度B的大小;

(3)现用平行于斜面沿斜面向上的恒力F1作用在金属框上,使金属框从斜面底端CD (金属 框下边与CD重合)由静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后,平行斜面沿斜面向上的恒力大小变为F2,直至金属框到达斜面顶端(金属框上边与从AB重合)c试计算恒力 F1、F2所做总功的最小值? (F1、F2虽为恒力,但大小均未知) .

 

(1)30˚   0.5m (2)0.50T   (3)1.95J 【解析】 试题分析:(1)在v2-s图中,分析s=1.6m之前的过程,由v2=2a1s 可知该过程线框的加速度m/s2 根据牛顿第二定律    mgsin=ma1 解得斜面倾角        =30˚ 由于金属框只在s=1.6m~2.6m之间是匀速运动,可知金属框的运动情况是下边缘进入磁场时至上边缘刚好离开磁场时做匀速运动,所以匀强磁场的宽度   d=L=(2.6-1.6)/2=0.5m (2)线框通过磁场时,设其速度为v1,由图可知,有,解得v1=4m/s 在该过程中,有 BIL= mgsin,    即 = mgsin 解得    B==0.50T (3)金属框进入磁场前有 F1- mgsin=ma4 在磁场中运动有F1= mgsin+F安 比较两式得F安= ma4 即      解得v=2m/s   a4=2.5m/s2,  所以F安= ma4=0.25N, 所以最小总功W总=F安×2d+mg(s1+s2+s3) sin=1.95J 考点:导体切割磁感线时的感应电动势、安培力、匀变速直线运动的图象、牛顿第二定律
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考点分析:
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(17分)如图所示,一个3/4圆弧形光滑细圆管轨道ABC,放置在竖直平面内,轨道半径为R,在A点与水平地面AD相接,地面与圆心O等高,MN是放在水平面上长为3R、厚度不计的垫子,左端M正好位于点A。现将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处、管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力。

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(1) 若小球从C点射出后恰好落到垫子的M端, 则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何?

(2) 欲使小球能通过C点落到垫子上,试计算小球离A点下落的最大高度?

 

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(15分)按照我国整个月球探测活动的计划,在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后,将开展第二步“落月”工程。如图所示 假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I上运动,当运动到轨道 上的A点时,点火变轨进人椭圆轨道II,在到达轨道的近月点B时再次点火变轨,进入近月轨道III绕月球做圆周运动。求:

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(1)飞船在轨道I上的运行速率;

(2)飞船在轨道III上绕月球运动一周所需的时间?

 

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(9分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:

A.待测干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)

B.电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)

C. 电流表A (0-0.6A,内阻 0.1Ω) ;

D滑动变阻器R1(0-20Ω, 10A)

E.滑动动变阻器R2 (0-200Ω, 1A)

F.定值电阻R。(990Ω)

G. 开关和导线若干

(1)某同学发现上述器材中没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了甲、乙两个参考实验电路,如图所示,其中合理的是______图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选_____。(填写器材前的字母代号)

(2)该同学根据(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出如图所示的I1-I2图线 (I1,为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可得被测电池的电动势E=_____V, , 内阻r=_____Ω.

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(8分)在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中:

(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有____。(填选项代号)

A.电压合适的交流电源         B.电压可调的直流电源

C.刻度尺            D.秒表 E.天平

(2)实验过程中,下列做法正确的是____

A.先接通电源,再使纸带运动 B.先使纸带运动,再接通电源

C.将接好纸的小车停在靠近滑轮处         D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 .

(3)a示为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻两计数点间都有四个点未画出,按时间顺序取O、1、2、3、4、5、6七个计数点,测出1、2、3、4、5、6各点到O点的鉅离如图所示(单位:cm)。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻小车的即时速度大小v=___m/s,小车的加速庚大小a=____m/s2.(保留两位有效数字)

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在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则

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A.t =0.005s时线圈平面与磁场方向平行

B.t =0.010s时线圈的磁通量变化率最大

C.线圈产生的交变电动势频率为100HZ

D.线圈产生的交变电动势有效值为311V

 

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