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如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一倾角为α的光滑绝缘斜面上,导轨间距为L,电...

如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一倾角为α的光滑绝缘斜面上,导轨间距为L,电阻忽略不计且足够长,以宽度为d的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度为B.另有一长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d(d<L)的正方形线框连在一起组成的固定装置,总质量为m,导体棒中通有大小恒为I的电流.将整个装置置于导轨上,开始时导体棒恰好位于磁场的下边界处.由静止释放后装置沿斜面向上运动,当线框的下边运动到磁场的上边界MN处时装置的速度恰好为零.重力加速度为g.

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(1)求刚释放时装置加速度的大小;

(2)求这一过程中线框中产生的热量;

(3)之后装置将向下运动,然后再向上运动,经过若干次往返后,最终整个装置将在斜面上作稳定的往复运动.求稳定后装置运动的最高位置与最低位置之间的距离.

 

(1);(2)BILd-4mgdsinα;(3) 【解析】 试题分析:(1)刚释放时有BIL- mgsinα=ma 解得 (3分) (2)装置由静止释放到线框的下边运动到磁场的上边界MN过程中线框中产生的焦耳热为Q,由能量守恒 BIL·d-mgsinα·4d-Q=0 解得 Q=BILd-4mgdsinα (5分) (3) 装置往复运动的最高位置: 线框的上边位于磁场的下边界,此时金属棒据磁场上边界为d; (3分) 装置往复运动到最低位置时: 金属棒在磁场内,设其距离上边界为x,则有 mgsinα·(x+d)=BIL·x (3分) 解得 (2分) 最高位置与最低位置之间的距离为 (2分) 考点:电磁感应与力学和能量的综合 【名师点睛】本题考查了电磁感应与力学和能量的综合,综合性较强,对学生的能力要求较高,(1)线框克服安培力做功等于整个回路产生的热量,根据动能定理求出导体棒从静止开始运动到MN处线框克服安培力做的功,从而求出线框产生的热量;(2)在线框进入磁场和离开磁场的过程中,做变加速直线运动,线框离开磁场做匀加速直线运动,当导体棒进入磁场做匀减速直线运动到速度为零;(3)线框最终做往复运动,最高点时上边位于MN处,因为导体棒向下进入磁场做匀减速直线运动,向上进入磁场做匀加速直线运动,知速度最大的位置导体棒位于PQ处.根据动能定理求出最大的速度。  
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考点分析:
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如图(a)所示,MN是长为a倾斜放置的光滑绝缘细杆,倾角为37°,MNP构成一直角三角形.MP中点处固定一电量为Q的正电荷,杆上穿有一带正电的小球(可视为点电荷),小球自N点由静止释放,小球的重力势能和电势能随MN上位置x(取M点处x=0)的变化图象如图(b)所示,其中E0、E1、E2为已知量,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,静电力常量为k,重力加速度为g.(不得使用Ep=﹣满分5 manfen5.com

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(1)求势能为E1时的横坐标x1和带电小球的质量m

(2)已知在x1处时小球与杆间的弹力恰好为零,求小球的电量q

(3)求小球运动到M点时的速度大小.

 

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现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:

多用电表(仅可使用欧姆档)  电池组(电动势为3V,内阻为1Ω)  电流表(内阻约0.1Ω)  电压表(内阻约3kΩ)  滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干.

(1)先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,下列判断和做法正确的是      (填字母代号).

A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆

B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆

C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量

D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量

(2)某小组同学用伏安法测该电阻Rx.利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

由以上数据可知,他们测量Rx是采用图1中的      图(选填“甲”或“乙”).

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(3)如图丙是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)中所选电路图,补充完成图丙中实物间的连线,并使用闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图丁所示,图中已标出了测量数据对应的7个坐标点.请在图中描绘出U﹣I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx=      Ω(保留两位有效数字)

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如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g.则:

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(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d=      mm.

(2)小球经过光电门B时的速度表达式为     

(3)多次改变高度H,重复上述实验,作出满分5 manfen5.com随H的变化图象如图丙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式:      时,可判断小球下落过程中机械能守恒.

(4)实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP,增加下落高度后,则△Ep﹣△Ek      (选填“增加”、“减小”或“不变”).

 

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光滑绝缘的水平桌面上方存在垂直桌面向上范围足够大的匀强磁场,虚线框abcd内(包括边界)存在平行于桌面的匀强电场,如图所示,一带电小球从d处静止开始运动,运动到b处时速度方向与电场边界ab平行,通过磁场作用又回到d点,已知bc=2ab=2L,磁感应强度为B,小球的质量为m,电荷量为q.则正确的是(  )

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A.小球带正电

B.小球从d到b做匀变速曲线运动

C.小球在虚线框外运动的速度大小为v=满分5 manfen5.com

D.小球在b点时的加速度大小为a=满分5 manfen5.com

 

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如图甲所示的变压器电路中,理想变压器原、副线圈匝数之比为2:1,a、b输入端输入的电流如图乙所示,副线圈电路中电阻R=10Ω,电路中的电流表、电压表都是理想电表,下列说法正确的是(  )

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A.电流表的示数为满分5 manfen5.comA

B.副线圈中电流的最大值为2满分5 manfen5.comA

C.副线圈中电流的有效值为满分5 manfen5.comA

D.电压表的示数为10满分5 manfen5.comV

 

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