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如图(甲)所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m...

如图(甲)所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个阻值为2Ω的定值电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒cd的电阻r=2Ω,导轨电阻不计,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=2T.若棒以1m/s的初速度向右运动,同时对棒施加水平向右的拉力F作用,并保持拉力的功率恒为4W,从此时开始计时,经过2s金属棒的速度稳定不变,图(乙)为安培力与时间的关系图象.试求:

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(1)金属棒的最大速度;

(2)金属棒的速度为3m/s时的加速度;

(3)求从开始计时起2s内电阻R上产生的电热.

 

(1)金属棒的最大速度为4m/s. (2)金属棒的速度为3m/s时的加速度为. (3)从开始计时起2s内电阻R上产生的电热为3.25J 【解析】 试题分析:(1)当金属棒所受的合力为零,即安培力等于拉力时,速度最大,根据功率与拉力的关系,结合闭合电路欧姆定律和切割产生的感应电动势求出最大速度. (2)求出速度为3m/s时的拉力大小,产生的感应电动势大小,根据闭合电路欧姆定律求出感应电流大小,从而求出安培力大小,根据牛顿第二定律求出加速度的大小. (3)根据动能定理求出整个过程中安培力做的功,结合克服安培力做功等于整个回路产生的热量,通过外阻和内阻的关系求出电阻R上产生的电热. 【解析】 (1)金属棒速度最大时,所受合外力为零,即BIL=F. 而P=Fvm,I=, 解出m/s=4m/s. (2)速度为3m/s时,感应电动势E=BLv=2×0.5×3V=3V. 电流I=,F安=BIL 金属棒受到的拉力F= 根据牛顿第二定律F﹣F安=ma 解得a=. (3)在此过程中,由动能定理得, W安=﹣6.5J 则. 答:(1)金属棒的最大速度为4m/s. (2)金属棒的速度为3m/s时的加速度为. (3)从开始计时起2s内电阻R上产生的电热为3.25J. 【点评】本题综合考查了牛顿第二定律、动能定理、功能关系等知识,综合性较强,对学生能力的要求较高,是一道好题.  
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考点分析:
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在真空中,半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在此区域外围空间有垂直纸面向里的大小也为B的磁场,如图,一个带电粒子从边界上的P点沿半径向外,以速度v0进入外围磁场,已知带电粒子质量m=2×10﹣10kg,带电量q=+5×10﹣6C,不计重力,磁感应强度B=1T,粒子运动速度v0=5×103m/s,圆形区域半径r=0.2m,求粒子第一次回到P点所需的时间.

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质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示.现调节滑动变阻器的触头,试求出为使杆ab静止不动,通过ab杆的电流范围为多少?

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沿水平方向的场强为E=6×103v/m的足够大的匀强电场中,用绝缘细线系一个质量m=8.0g的带电小球,线的另一端固定于O点,平衡时悬线与竖直方向成α角,α=37°,如图所示,求:

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(1)小球所带电的种类及电量;

(2)剪断细线小球怎样运动,加速度多大?(g取10m/s2

 

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某实验小组描绘规格为“2.5V 0.6W”的小灯泡的I﹣U特性曲线.实验室提供下列器材:

A.电流表A1(量程为0﹣25mA,内阻约0.2Ω)

B.电流表A2(量程为0一300mA,内阻约1Ω)

C.电压表V1(量程为0﹣3V,内阻约5kΩ)

D.电压表V2(量程为0﹣15V,内阻约15kΩ)

E.滑动变阻器R1(0一10Ω,额定电流1.5A);

F.滑动变阻器R2(0一1000Ω,额定电流0.5A)

G.直流电源(电动势6V,内阻忽略不计)

H.电键一个、导线若干

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(1)实验中所用的电流表应选      ;电压表应选      ;滑动变阻器应选      .(只需填器材前面的字母代号)

(2)若采用如图1所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压表的右端应与电路中的      点相连开关闭合之前,图1中滑动变阻器的滑片应该置于      端(选填“a”、“b”、“c”、“d”)

(3)测量后,该小组根据实验数据,利用Excel拟合出小灯泡的I﹣U特性曲线如图2示.请根据曲线确定小灯泡两端电压为1.5V时,其实际功率P=      W

 

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(1)如图中螺旋测微器读数应为      mm;

(2)游标卡尺的计数为      mm.

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