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(12分)如图所示,足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ,两导轨间距为L,在导...

(12分)如图所示,足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ,两导轨间距为L,在导轨上端接入电源和滑动变阻器,电源电动势为E,内阻为r.一质量为m的导体棒ab与两导轨垂直并接触良好,整个装置处于磁感应强度为B,垂直于斜面向上的匀强磁场中,导轨与导体棒的电阻不计.

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(1)若要使导体棒ab静止于导轨上,求滑动变阻器的阻值应取何值;

(2)若将滑动变阻器的阻值取为零,由静止释放导体棒ab,求释放瞬间导体棒ab的加速度;

(3)求第(2)问所示情况中导体棒ab所能达到的最大速度的大小.

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)若要使导体棒ab静止于导轨上,则要求导体棒ab所受的重力、支持力、安培力三力平衡,导体棒在沿斜面方向的受力满足:mgsinθ=F安,其中F安=BIL, 设导体棒ab静止时变阻器的阻值为R,由闭合电路欧姆定律有:,解. (2)当变阻器的阻值为零时,回路中的电流大于使导体棒ab静止时的电流,安培力大于使导体棒ab静止时的安培力,因此,由静止开始释放的瞬间,导体棒的加速度方向沿斜面向上.由牛顿第二定律:F安﹣mgsinθ=ma,其中F安=BIL,由闭合电路欧姆定律:, 解得释放瞬间导体棒ab的加速度. (3)当重力下滑分力与安培力相等时,导体棒ab达到最大速度vm, 即当mgsinθ=BIL时,达到最大速度.此时导体棒中由于切割产生的E=BLvm, 由闭合电路欧姆定律,此时回路中的电流.解得. 考点:法拉第电磁感应定律;牛顿第二定律;闭合电路的欧姆定律. 【名师点睛】此题是力电的综合题目,主要考查了法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、闭合电路的欧姆定律的应用等知识点;解题的关键是分析物体的受力情况,结合物体的状态列出平衡或加速方程来求解相关的物理量;此题意在考查学生对物理问题的综合分析能力.  
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考点分析:
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有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的I﹣U图线,有下列器材供选用:

A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)

B.电压表(0~15V,内阻30kΩ);

C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω);

D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω);

E.滑动变阻器(10Ω,2A);

F.滑动变阻器;

G.蓄电池(电动势6V,内阻不计).

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①某同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路,其他部分连接正确,接通电源后,小灯泡的发光情况是__________.要求小灯泡的电压从零开始增大,应选择图乙中的电路图是__________.(填“a”或“b”)

②用正确的电路进行测量,电压表应选用__________,电流表应选用__________.(用序号字母表示)

③滑动变阻器应选用__________.(用序号字母表示)

④通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_______Ω.

⑤若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为_______Ω的电阻(此空答案取三位有效数字).

 

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与打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况时的常用计时仪器,如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.现利用如图乙所示的装置验证滑块所受外力做功与其动能变化的关系.方法是:在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平放置的气垫导轨上(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略),通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连,连接好1、2两个光电门,在图示位置释放滑块后,光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为△t1、△t2.已知滑块(含遮光板)质量为M、钩码质量为m、两光电门间距为S、遮光板宽度为L、当地的重力加速度为g.

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①用游标卡尺测量遮光板宽度,刻度如图丙所示,读数为__________mm;

②本实验想用钩码的重力表示滑块受到的合外力,为减小这种做法带来的误差,实验中需要满足的条件是M________m(填“大于”、“远大于”、“小于”或“远小于”)

③计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为:v1=_______、v2=______;(用题中所给字母表示)

④本实验中,验证滑块运动的动能定理的表达式为_________.(用题中所给字母表示)

 

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如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1,电阻R=20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光.下列说法正确的是(     )

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A.输入电压u的表达式u=20满分5 manfen5.comsin50πtV

B.只断开S2后,L1、L2均无法正常发光

C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大

D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W

 

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图中L为自感系数足够大的理想电感,C是电容量足够大的理想电容,R1、R2是阻值大小合适的相同电阻,G1、G2是两个零刻度在中央的相同的灵敏电流表,且电流从哪一侧接线柱流入指针即向哪一侧偏转,E是可以不计内阻的直流电源.针对该电路下列判断正确的是(     )

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A.电键S闭合的瞬间,仅电流计G1发生明显地偏转

B.电键S闭合的瞬间,两电流计将同时发生明显的偏转

C.电路工作稳定后,两电流计均有明显不为零的恒定示数

D.电路工作稳定后再断开电键S,此后的短时间内,G1的指针将向右偏转,G2的指针将向左偏转

 

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如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场(边界上有电场),电场强度为E=满分5 manfen5.com,ACB为光滑固定的半圆形轨道,轨道半径为R,A、B为圆水平直径的两个端点,AC为满分5 manfen5.com圆弧.一个质量为m,电荷量为﹣q的带电小球,从A点正上方高为H=R处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道,不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的受力及运动情况,下列说法正确的是(     )

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A.小球到达C点时对轨道压力为2mg

B.小球在AC部分运动时,加速度不变

C.适当增大E,小球到达C点的速度可能为零

D.若满分5 manfen5.com,要使小球沿轨道运动到C,则应将H至少调整为满分5 manfen5.com

 

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