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如图甲所示,固定于水平面上的两根互相平行且足够长的金属导轨,处在方向竖直向下的匀...

如图甲所示,固定于水平面上的两根互相平行且足够长的金属导轨,处在方向竖直向下的匀强磁场中。两导轨间距离l = 0.5 m,两轨道的左端之间接有一个R = 0.5 的电阻。导轨上垂直放置一根质量m =0.5 kg的金属杆。金属杆与导轨的电阻忽略不计。将与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,使杆从静止开始运动,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,vF的关系如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2,金属杆与导轨间的最大静擦力与滑动擦力相等,金属杆始终与轨道垂直且它们之间保持良好接触。

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(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?

(2)求磁感应强度B的大小,以及金属杆与导轨间的动摩擦因数μ 。

 

(1)加速度减小的变加速直线运动;(2)B=1T;μ=0.4。 【解析】 试题分析:(1)当对杆施加一定的拉力而使杆运动时,杆切割磁感线产生感应电流,电流产生的安培力又阻碍杆的运动,当速度越大,安培力就越大,直到拉力与安培力、摩擦力的保力为零时,杆做匀速直线运动,故杆做匀速直线运动前,杆的加速度是变化的,所以它做变加速直线运动;由于杆受到的合力是小的,故加速度逐渐减小,所以杆做的是加速度逐渐减小的变加速直线运动。 (2)设杆匀速运动的速度为v,则此时杆产生的感应电动势E=Blv,电路中的电流为I=,安培力的大小为F=BlI=。 设摩擦力为f,则当拉力为4N时,杆匀速的速度为4m/s,故4N=f+N; 则当拉力为8N时,杆匀速的速度为12m/s,故8N=f+N; 解之得:B=1T,f=2N; 故金属杆与导轨间的动摩擦因数μ==0.4。 考点:牛顿第二定律,安培力的计算。  
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考点分析:
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如图所示为用双缝干涉测光的波长实验装置图。实验时如果将绿色滤光片换为红色滤光片,在毛玻璃屏上观察到的相邻亮条纹间距将          (填不变变大变小)。某次实验中,已知双缝间距为0.20mm,双缝到屏的距离为700mm,测得相邻亮条纹间距为2.17mm,则滤光片透过的这种单色光的波长为_________m(结果保留两位有效数字)。

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如图所示,图中的实线是一列简谐横波在某一时刻的波形图。经过0.5s后,其波形图如图中虚线所示。

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(1)如果波是沿x轴正方向传播的,且周期T > 0.5s,则波的速度为_________m/s;

(2)如果波是沿x轴负方向传播的,且周期T满足0.3s < T < 0.5s,则波的速度为_________m/s。

 

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如图所示,有一个长方形容器,高为12.0cm、宽为16.0cm,在容器的底部平放着一把刻度尺。当容器中没有液体时,眼睛在OA延长线上的E点观察,视线沿着EA斜向下看,恰能看到尺的左端零刻度。现保持眼睛的位置不变,向容器内倒某种液体至液面与容器口相平,这时眼睛仍沿EA方向观察,恰能看到尺上7cm的刻度。则这种液体的折射率为__________,光在这种液体中传播的速度与在真空中传播的速度之比为___________。

 

 

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(12分)如图甲所示,一个圆形线圈匝数n = 1000匝、面积S = 2×10-2m2、电阻r =1Ω。在线圈外接一阻值为R = 4Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,磁场的磁感强度B随时间变化规律如图乙所示。求:

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(1)0 ~ 4s内,回路中的感应电动势;

(2)t = 5s时,a、b两点哪点电势高;

(3)t = 5s时,电阻两端的电压U 。

 

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(9分)如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直,磁场的磁感应强度为B。线圈匝数为n,电阻为r,长为l1,宽为l2,转动角速度为ω。线圈两端外接阻值为R的电阻和一个理想交流电流表。求:

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(1)线圈转至图示位置时的感应电动势;

(2)电流表的读数;

(3)从图示位置开始计时,感应电动势的瞬时值表达式。

 

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