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如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框,为了检测出个别未闭合...

如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框,为了检测出个别未闭合的不合格线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。各线框质量均为m,电阻均为R,边长均为L(L<d);传送带以恒定速度v0向右运动,线框与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。线框在进入磁场前与传送带的速度相同,且右侧边平行于MN减速进入磁场,当闭合线框的右侧边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长,且在传送带上始终保持右侧边平行于磁场边界。对于闭合线框,求:

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(1)线框的右侧边刚进入磁场时所受安培力的大小;

(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值;

(3)从线框右侧边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对该闭合铜线框做的功。

 

(1) (2)am=;v=(3)2μmgd 【解析】 试题分析:(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势E=BLv0 (1分) 产生的电流I= (1分) 右侧边所受安培力F=BIL= (1分) (2)线框以速度v0进入磁场,在进入磁场的过程中,受安培力而减速运动;进入磁场后,在摩擦力作用下加速运动,当其右侧边到达PQ时速度又恰好等于v0。因此,线框在刚进入磁场时,所受安培力最大,加速度最大,设为am;线框全部进入磁场的瞬间速度最小,设此时线框的速度为v。 线框刚进入磁场时,根据牛顿第二定律有 (1分) 解得am= (1分) 在线框完全进入磁场又加速运动到达边界PQ的过程中,根据动能定理有 (1分) 解得 v= (1分) (3)线框从右侧边进入磁场到运动至磁场边界PQ的过程中 线框受摩擦力f=μmg 由功的公式Wf1=fd (1分) 解得 Wf1=μmgd (1分) 闭合线框出磁场与进入磁场的受力情况相同,则完全出磁场的瞬间速度为v;在线框完全出磁场后到加速至与传送带速度相同的过程中,设其位移x 由动能定理有 (2分) 解得 x=d-L 闭合线框在右侧边出磁场到与传送带共速的过程中位移x'=x+L=d 在此过程中摩擦力做功Wf2=μmgd (1分) 因此,闭合铜线框从刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对闭合铜线框做的功W= Wf1+Wf2=2μmgd (1分) 考点:电磁感应,动能定理 【名师点睛】导体棒切割磁感线时,运动速度越快,产生的感应电动势越大,从而感应电流越大,受到的安培力越大,加速度越大,但减速过程中,不会出现匀减速运动,因此求末速度时往往用动能定理解决,而很少应用牛顿运动定律。  
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考点分析:
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如图所示,两条平行的金属导轨相距L=1 m,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2 kg,电阻分别为RMN=1 Ω和RPQ=2 Ω.MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好.从t=0时刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a=1 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态.t=3 s时,PQ棒消耗的电功率为8 W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,MN始终在水平导轨上运动.求:

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(1)磁感应强度B的大小;

(2)0~3 s时间内通过MN棒的电荷量;

(3)求t=6 s时F2的大小和方向;

(4)若改变F1的作用规律,使MN棒的运动速度v与位移x满足关系:v=0.4x,PQ棒仍然静止在倾斜轨道上.求MN棒从静止开始到x=5 m的过程中,系统产生的焦耳量.

 

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如图所示,等腰直角三角形ACD的直角边长为2a,P为AC边的中点,Q为CD边上的一点,DQ=a.在△ACD区域内,既有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,又有电场强度大小为E的匀强电场,一带正电的粒子自P点沿平行于AD的直线通过△ACD区域,不计粒子的重力.

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(1)求电场强度的方向和粒子进入场区的速度大小v0

(2)若仅撤去电场,粒子仍以原速度自P点射入磁场,从Q点射出磁场,求粒子的比荷;

 

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用图所示的电路测定一种特殊电池的电动势和内阻,它的电动势E约为8 V,内阻r约为30 Ω,已知该电池允许输出的最大电流为40 mA。为防止调节滑动变阻器时造成短路,电路中用了一个定值电阻充当保护电阻,除待测电池外,可供使用的实验器材还有:

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A.电流表A(量程为0.05 A、内阻约为0.2 Ω)

B.电压表V(量程为6 V、内阻为20 kΩ)

C.定值电阻R1(阻值为100 Ω、额定功率为1 W)

D.定值电阻R2(阻值为200 Ω、额定功率为1 W)

E.滑动变阻器R3(阻值范围为0~10 Ω、额定电流为2 A)

F.滑动变阻器R4(阻值范围为0~750 Ω、额定电流为1 A)

G.导线和单刀单掷开关若干

(1)为了电路安全及便于操作,定值电阻应该选________;滑动变阻器应该选________。

(填写器材名称)

(2)接入符合要求的用电器后,闭合开关S,调滑动变阻器的阻值,读取电压表和电流表的示数。取得多组数据,作出了如图所示的图线。根据图线得出该电池的电动势E为________V,内阻r为________Ω。(结果保留两位有效数字)

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(3)若所给的电压表已被损坏,其他器材均可使用。重新选择器材,设计电路测定该电池的电动势和内阻。请在虚线框中画出设计的电路图并在上面标明选定器材的名称。

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在长度测量时,该螺旋测微器读数为__________mm,游标卡尺读数为__________cm

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如图所示,S处有一电子源,可向纸面内任意方向发射电子,平板MO垂直于纸面,在纸面内的长度L=4.55cm,OS间的距离d=4.55cm,MO的延长线ONSO直线的夹角为θ,板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=2.0×10-4T,电子质量m=9.1×10-31kg,电量e=-1.6×10-19C,不计电子重力。电子源发射速度v=1.6×106m/s的一个电子,该电子打在板上可能位置的区域的长度为l,则(      )

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A.θ=90°时,l=4.55cm

Bθ=60°时,满分5 manfen5.comcm

C.θ=45°时,l=9.1cm

D.θ=30°时,l=4.55cm

 

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