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如图,固定在水平桌面上的“∠”型平行导轨足够长,间距L=1m,电阻不计。倾斜导轨...

如图,固定在水平桌面上的“∠”型平行导轨足够长,间距L=1m,电阻不计。倾斜导轨的倾角θ=53º,并与R=2Ω的定值电阻相连。整个导轨置于磁感应强度B=5T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中。金属棒ab、cd的阻值为R1R2=2Ω,cd棒质量m=1kg。ab与导轨间摩擦不计,cd与导轨间的动摩擦因数μ=0.3,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让ab棒从导轨上某处由静止释放,当它滑至某一位置时,cd棒恰好开始滑动。

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(1)求此时通过ab棒的电流;

(2)求导体棒cd消耗的热功率与ab棒克服安培力做功的功率之比;

(3)若ab棒无论从多高的位置释放,cd棒都不动,则ab棒质量应小于多少?

(4)假如cd棒与导轨间的动摩擦因数可以改变,则当动摩擦因数满足什么条件时,无论ab棒质量多大、从多高位置释放,cd棒始终不动?

 

(1)3.34A (2)1:6(3)mab≤2.08kg (4)μ≥0.75 【解析】 试题分析:(1)ab棒沿斜面滑下切割磁感线产生的感应电流的方向是b→a,通过cd棒的电流方向如图c→d。cd棒刚要开始滑动时,其受力分析如图所示。 由平衡条件得: 由摩擦力公式得: 联立以上三式,得Icd=1.67A,Iab=2Icd=3.34A (2)根据题意画出等效电路如图所示: 设,因为电阻R与cd棒并联,故电阻R上产生的热功率与cd棒产生的热功率相等,即 又因为流经ab棒的电流为2I,故ab棒产生的热功率 整个回路产生的热功率 又因为回路中消耗的热功率源于ab棒克服安培力做功,所以导体棒cd消耗的热功率与ab棒克服安培力做功的功率之比为 (3)ab棒在足够长的轨道下滑时,最大安培力只能等于自身重力的分力,有: cd棒所受最大安培力应为,要使cd棒不能滑动,需: 由以上两式联立解得:mab≤2.08kg (4)ab棒下滑时,cd棒始终静止,有: 解得: 当ab棒质量无限大,在无限长轨道上最终一定匀速运动,安培力FA趋于无穷大,cd棒所受安培力FAˊ亦趋于无穷大,有:μ≥=0.75 考点:右手定则;物体的平衡;电功率.  
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考点分析:
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如图甲,在水平地面上固定一倾角θ=30°的光滑绝缘斜面,斜面处于方向沿斜面向下的匀强电场中。一绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。一质量为m=2kg、电荷量为qq>0)的滑块,从距离弹簧上端s0=1.25m处静止释放。设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,滑块在运动过程中电荷量保持不变,qE=0.5mg。弹簧在受到撞击至压缩到最短的过程中始终处在弹性限度内,发生弹性形变的弹力大小与形变成正比。

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满分5 manfen5.com(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

满分5 manfen5.com(2)求滑块速度最大时弹簧弹力F的大小;

满分5 manfen5.com(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图像。(不要求写出计算过程,但要在坐标上标出关键点);

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(4)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在丙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中加速度与位移关系a-s图像(不要求写出计算过程,但要在坐标上标出关键点)。

 

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如图,一端封闭一端开口,内径均匀的直玻璃管注入一段60mm的水银柱,管水平放置。达到平衡时,闭端空气柱长140mm,开口端空气柱长140mm。若将管轻轻倒转后再竖直插入水银槽内,达到平衡时,管中封闭端空气柱A长133mm。设大气压强为760mmHg,整个过程温度保持不变。

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(1)求槽中水银进入管中的长度H

某同学的解法如下:以水平放置作为初态,以竖直插入水银槽后作为末态,分别对A,B两部分气体应用

玻意耳定律进行解析。

【解析】
对A气体:p
A=760mmHg,VA=140S,VA1=133S

pAVA=pA1VA1,代入数据得pA1=800mmHg

对B气体:

pB=760mmHg,VB=140S,pB1=860mmHg

pBVB=pB1VB1,代入数据得LB1=123.72mm

你若认为该同学的结论正确,接着计算出水银进入管中的长度H;你若认为该同学的结论错误,请分析错误的原因,并计算出水银进入管中的长度H

(2)求玻璃管露出槽中水银面的高度h

 

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如图,一艘小船上有一个人坐在船的前端,人和船的总质量为M,该人手中握住一根绳子,以恒力F拉绳,使船自静止起向右运动位移为s(阻力不计)。图甲情况,绳的另—端固定在岸的木桩上;图乙情况,绳的另一端跨过定滑轮固定在船上;图丙情况,绳的另一端固定在另一艘质量也为M的船上。求:

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(1)图甲情况下船的末速度;

2)图乙情况的船的末速度;

3)图丙情况的船的末速度。

 

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利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻,提供的器材为:

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A.干电池两节,每节电池的电动势约为1.5V,内阻未知

B.直流电压表V1、V2,内阻很大

C.直流电流表A,内阻忽略不计

D.定值电阻R,阻值不小于5Ω

E.滑动变阻器

F.导线和开关

(1)某一组同学利用该电路完成实验时,由于某根导线发生断路故障,因此只记录了一个电压表和电流表的示数。利用多次测量获得的数据作出如图乙所示的U-I图。该同学测得两节干电池总电动势为______V,总内阻为______Ω。

(2)另一组同学连接好电路后,由于电流表发生短路故障,因此只记下两个电压表的示数。测得多组数据后,他们以表V1的示数U1为横坐标、表V2的示数U2为纵坐标作图像,也得到一条不过原点的直线,如图丙所示。则两节干电池总电动势大小为________V,两节干电池总内阻________(选填“可以”或“不可以”)求出。

如果该组同学希望通过利用图像纵坐标上的截距直接得到电源的总电动势,若取U1为纵坐标,应该选用________作为横坐标作图(请写出推导过程)。

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某小组设计了使用位移传感器的图示实验装置测量木块下滑的加速度,让木块从倾斜木板上一点A静止释放,计算机描绘了滑块相对传感器的位移随时间变化规律如图所示。根据图线计算t0时刻速度v=_________,木块加速度a=________(用图中给出的s0s1s2t0表示)。

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