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如图所示,宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置,顶端QQ′之间连接一...

如图所示,宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置,顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S,底端PP′处与一小段水平轨道用光滑圆弧相连。已知底端PP′离地面的高度为h,倾斜导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出)中。若断开开关S,一根质量为m、电阻为r、长也为L的金属棒从AA′处由静止开始滑下,金属棒落地点离PP′的水平距离为x1;若闭合开关S,该金属棒仍从AA′处由静止开始滑下,则金属棒落地点离PP′的水平距离为x2。不计导轨电阻,忽略金属棒经过PP′处的机械能损失,已知重力加速度为g,求:

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(1)开关断开时,金属棒离开底端PP′的速度大小;

(2)开关闭合时,在下滑过程金属棒中产生的焦耳热。

(3)开关S仍闭合,金属棒从比AA′更高处由静止开始滑下,水平射程仍为x2,请定性说明金属棒在倾斜轨道上运动的规律。

 

(1);(2)(3)。 【解析】 试题分析:(1)开关断开时,金属棒离开底端PP′的速度大小为v1,在空中运动的时间为t, x1=v1t (1分) (1分) 解得 (1分) (2)开关断开时,在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中,重力做功为WG,摩擦力做功为Wf, 由动能定理 (1分) 开关闭合时,金属棒离开底端PP′的速度 (1分) 在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中,重力做功和摩擦力做功与开关断开时相同,安培力做功为W安,产生的焦耳热为Q 由动能定理可得 (1分), 又(1分) 金属棒产生的焦耳热 (1分) 解得 (1分) (3)由题意,开关S仍闭合,金属棒从比AA′更高处静止开始滑下,水平射程仍为x2,说明金属棒离开PP′时的速度相等,则知金属棒在倾斜导轨上先做加速度减小的加速运动,然后匀速运动。(2分) 考点:平抛运动,能量守恒,安培力做功。 【名师点睛】当开关闭合时,导体棒下滑要切割磁感线,产生感应电流,感应电流在磁场中要受到安培力的作用,它对导体棒的运动起到了阻碍的作用,故抛出时的水平距离变小了,我们可以通过这个差异求出安培力做的功,而这个功正是电路中产生的焦耳热,由于电路中的电阻有两部分,故导体棒产生的焦耳热还需要从中按比例计算出来才好。  
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考点分析:
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质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=﹢1.0×10-6C的带电微粒静止在空间范围足够大的匀强电场中,电场强度大小为E1。在t=0时刻,电场强度的大小突然增加到E2=4.0×103N/C,电场方向保持不变;到t1=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右,场强大小E2保持不变。取g=10m/s2。求:

(1)电场强度E1的大小;

(2)t1=0.20s时刻带电微粒的速度大小;

(3)带电微粒在速度方向为水平向右时刻的动能。

 

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如图甲所示,一小物块随足够长的水平传送带一起运动,一水平向左飞来的子弹击中小物块并从中穿过。固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块被击中后的位移x随时间t的变化关系如图乙所示。已知图线在前3.0s内为二次函数,在3.0 s~4.5 s内为一次函数,取向左运动的方向为正方向,传送带的速度保持不变,g取10 m/ s2

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(1)定性描述小物块在前3.0s内的运动情况;

(2)求传送带速度v的大小;

(3)求小物块与传送带间的动摩擦因数μ。

 

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如图甲所示,质量为2kg的木板B静止在水平面上。某时刻物块A(可视为质点)从木板的左侧沿木板上表面滑上木板,初速度v0=4m/s。此后A和B运动的v-t图象如图乙所示,取重力加速度g=10m/s2,求:

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(1)A与B上表面之间的动摩擦因数μ1

(2)B与水平面间的动摩擦因数μ2

(3)A的质量。

 

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如图所示,竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与光滑水平面相切。质量为M=2.0kg的小物块B静止在水平面上。质量为m=1.0kg的小物块A从距离水平面高h=0.45m的P点沿轨道从静止开始下滑,经过弧形轨道的最低点Q滑上水平面与B相碰,碰后两个物体以共同速度运动。取重力加速度g=10m/s2。求:

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(1)A经过Q点时速度的大小v0

(2)A与B碰后速度的大小v

(3)碰撞过程中系统(A、B)损失的机械能ΔE。

 

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某物理兴趣小组要精确测量一只电流表G(量程为1mA、内阻约为100Ω)的内阻。实验室中可供选择的器材有:

电流表A1:量程为3mA,内阻约为200Ω;

电流表A2:量程为0. 6A,内阻约为0.1Ω;

定值电阻R1:阻值为10Ω;

定值电阻R2:阻值为60Ω;

滑动变阻器R3:最大电阻20Ω,额定电流1.5A;

直流电源:电动势1.5V,内阻0.5Ω;

开关,导线若干。

(1)为了精确测量电流表G的内阻,你认为该小组同学应选择的电流表为        (选填“A1”或“A2”)、定值电阻为        (选填“R1”或“R2”)。

(2)在图的方框中画出你设计的实验电路图。

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(3)按照你设计的电路进行实验,测得电流表A的示数为I1,电流表G的示数为I2,则电流表G的内阻的表达式为rg =                      

 

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