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(12分) 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为...

(12分) 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L,导轨平面与水平面间的夹角θ,所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上,质量为m的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨和金属棒接触良好,不计导轨和金属棒ab的电阻,重力加速度为g。若在导轨的M、P两端连接阻值R的电阻,将金属棒ab由静止释放,则在下滑的过程中,金属棒ab沿导轨下滑的稳定速度为v,若在导轨 M、P两端将电阻R改接成电容为C的电容器,仍将金属棒ab由静止释放,金属棒ab下滑时间t,此过程中电容器没有被击穿,求:

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(1)匀强磁场的磁感应强度的大小为多少?

(2)金属棒ab下滑ts末的速度? 

 

 

(1)(2) 【解析】 试题分析:(1)若M,P间接电阻R时,金属棒做变加速运动,当a=0时,金属棒做匀速运动,速度大小为v,则感应电动势E=BLv ① 通过棒的电流② 棒所受的安培力为FB=BIL③ 由平衡条件可得:mgsinθ=BIL ④ 联立以上各式可得: (2)设金属棒下滑的速度大小为v’时,经历的时间为t,通过金属棒的电流为i,则感应电动势:E’=BLv’⑥ 平行板电容器的两极板之间的电势差为:U=E’⑦ 此时电容器极板上积累的电荷量为Q:Q=CU⑧ 设再时间间隔(t,t+△t)内,流经金属棒的电荷量为△Q,则⑨ △Q也是平行板电容器极板在时间△t间隔内增加的电荷量,由以上各式得:⑩ 其中(11) 解得i=CBLa (12) 金属棒所受的安培力 (13) 由牛顿第二定律可得:(14) 由以上各式可得:(15) 所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动,ts末的速度vt=at 即(16) 考点:法拉第电磁及牛顿定律的综合应用。  
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考点分析:
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(12分)如图所示,在竖直平面建立直角坐标系xOy,y轴左侧存在一个竖直向下的宽度为d的匀强电场,右侧存在一个宽度也为d的垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,现有一个质量为m,带电荷量为+q的微粒(不计重力),从电场左边界PQ以某一速度垂直进入电场,经电场偏转后恰好从坐标原点以与x轴正方向成θ=30°夹角进入磁场:

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(1)假设微粒经磁场偏转后以垂直MN边界射出磁场,求:电场强度E为多少?

(2)假设微粒经磁场偏转后恰好不会从MN边界射出磁场,且当粒子重新回到电场中时,此时整个x<0的区域充满了大小没有改变但方向逆时针旋转了30°角的匀强电场。求微粒从坐标原点射入磁场到从电场射出再次将射入磁场的时间?

 

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(9分)如图所示,在水平面上固定一个高度为h1=0.55 m的平台ABCD,其中AB部分是L=1.6m的水平轨道,BCD为光滑的弯曲轨道,轨道最高处C处可视为半径为r=4m的小圆弧,现一个质量为m =1kg 的滑块以初速度v0=5m/s从A点向B点运动,当滑块滑到平台顶点C处后作平抛运动,落到水平地面且落地点的水平射程为x=0.8m,轨道顶点距水平面的高度为h2 =0.8m,(平抛过程中未与平台相撞)(取g=10m/s2)求:

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(1)滑块在轨道顶点处对轨道的压力?

(2)滑块与木板间的动摩擦因数μ?  

 

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(10分)某研究性学习小组利用图甲所示电路测量某电池的电动势E和内电阻r ,由于该电池的内电阻r较小,因此在电路中接入了一个阻值为2.00Ω的定值电阻R0 ,闭合开关K,调整电阻箱的阻值R,读出电压表相应的示数U,得到了如下数据(R和U分别表示电阻箱读数和电压表读数):

R/Ω

40.00

20.00

12.00

8.00

6.00

5.00

U/V

1.89

1.78

1.66

1.57

1.43

1.35

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为了比较准确地得出实验结论,该小组的同学准备用直线图像来处理实验数据,图像的纵坐标表示电压表读数U,则图像的横坐标表示的物理量应该是____________ .在图乙中根据给定的坐标点画出图像,利用做得的图像得到 E =_______V,r =______Ω.电动势的测量值          真实值(填大于、等于、小于)。(小数点后面保留2位数字)

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(5分)小明同学到实验室去做《验证力的平行四边形定则》的实验时看见实验桌上有一把20分度的游标卡尺,他立即用游标卡尺测量了钢笔套的长度,如图(a)所示,则钢笔套的长度为____  _mm.

(2)随后小明开始做《验证力的平行四边形定则》的实验,在水平放置的木板上垫上一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上的A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套,如图(b)所示。先用两个弹簧秤钩住细绳套,互成角度拉橡皮条使之伸长,结点被拉到某一位置O,此时记下两个弹簧测力计的读数F1和F2和两细绳的方向.请完成下列问题:

F1的读数如图(c)所示(只画出了弹簧秤的一部分)则F1=_______N.

小明再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长,应该使结点拉到________ _______,记下弹簧测力计的读数,并记下        

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在地面附近,存在着一个有界电场,边界MN将空间分成上下两个区域I、II,在区域II中有竖直向上的匀强电场,在区域I中离边界某一高度由静止释放一个质量为m的带电小球A,如图甲所示,小球运动的v-t图像如图乙所示,不计空气阻力,则(     )

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A.小球受到的重力与电场力之比为3:5

B.在t=5s时,小球经过边界MN

C.在小球向下运动的整个过程中,重力做的功大于电场力做功

D.在1 s~4s过程中,小球的机械能先减小后增大

 

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