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如图1所示,两根水平的金属光滑平行导轨,其末端连接等高光滑的圆弧,其轨道半径r=...

如图1所示,两根水平的金属光滑平行导轨,其末端连接等高光滑的圆弧,其轨道半径r=0.5m,圆弧段在图中的cdab之间,导轨的间距为L=0.5m,轨道的电阻不计,在轨道的顶端接有阻值为R=2.0Ω的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2.0T.现有一根长度稍大于L、电阻不计,质量m=1.0kg的金属棒,从轨道的水平位置ef开始在拉力F作用下,从静止匀加速运动到cd的时间t0=2.0s,在cd时的拉力为F0=3.0N.已知金属棒在efcd之间运动时的拉力随时间变化的图象如图2所示,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)求匀加速直线运动的加速度;

(2)金属棒做匀加速运动时通过金属棒的电荷量q

(3)匀加到cd后,调节拉力使金属棒接着沿圆弧做匀速圆周运动至ab处,金属棒从cd沿圆弧做匀速圆周运动至ab的过程中,拉力做的功W

 

(1)1.5m/s2(2)1.5C(3)5.59J 【解析】试题分析:(1)设金属棒匀加速运动的加速度为a,则运动到cd的速度:v=2a 当金属棒在cd时为研究对象,产生的感应电动势:E=BLv 产生的电流: 金属棒所受的安培力:F=BIL 据牛顿第二定律得:F0﹣F=ma 联立以上带入数据解得:a=1.5m/s2① (2)据以上可知,金属棒匀加速运动的位移:s=at2② 据法拉第电磁感应定律得:③ 通过金属棒的平均电流:④ 通过金属棒的电量:q=I1•△t ⑤ 联立①②③④⑤带入数据解得:q=1.5C (3)金属棒在圆弧轨道的速率:v=at=3m/s ⑥ 运动的时间为:⑦ 产生的电动势最大值:Em=BLv ⑧ 由于圆弧段导体棒做的是匀速圆周运动,所以导体棒中产生正弦式电流,所以产生的热量: ⑨ 据能量守恒可知:W=Q+mgh (10) 联立以上解得:W=5.59J 考点:法拉第电磁感应定律;牛顿第二定律;能量守恒定律 【名师点睛】此题为一道综合性很强的题,牵涉知识点众多,明确求电动势、安培力、电量和功的方法是解题的关键,灵活利用求电量和能量守恒的结论是解题的捷径。  
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考点分析:
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如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度为B.圆的最下端与x轴相切于直角坐标原点O,圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场,在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的匀强磁场,现从坐标原点O沿y轴正方向发射速率相同的质子,质子在磁场中做半径为r的匀速圆周运动,然后进入电场到达x轴上的C点.已知质子带电量为+q,质量为m,不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力.求:

(1)质子刚进入电场时的速度方向和大小;

(2)OC间的距离;

(3)若质子到达C点后经过第四限的磁场后恰好被放在x轴上D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则CD间的距离为多少.

 

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如图,匀强电场中,ABC三点构成一个直角三角形,把电荷量q=﹣2×1010C的点电荷由A点移到B点,静电力做功4.8×108J,再由B点移到C点,电荷克服静电力做功4.8×108J,取B点的电势为零.

(1)求A点,C点的电势分别是多少?

(2)在图中过B点划出一条电场线,简单说明你是如何画出的.

 

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某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻.

实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:电压表:V(量程 3V,内阻Rv约为10kΩ)

电流表:G(量程3mA,内阻Rg=100Ω)

电流表:A(量程3A,内阻约为0.5Ω)

滑动变阻器:R(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)

定值电阻:R0=0.5Ω

该同学依据器材画出了如图甲所示的原理图,他没有选用电流表A的原因是_____________

该同学将电流表G与定值电阻R0并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是______A.

该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表G读数为横坐标,以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线,根据图线可求出电源的电动势 E=______V(结果保留三位有效数字),电源的内阻 r=_____Ω(结果保留两位有效数字).

由于电压表内阻电阻对电路造成影响,本实验电路测量结果电动势E________,内阻r_______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)

 

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在“研究电磁感应现象”实验中,将灵敏电流计G与线圈L连接,线圈上导线绕法,如图所示.已知当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转.

(1)将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时,灵敏电流计的指针将__偏转(选填“向左”“向右”或“不”).

(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,a点电势__b点电势(填“高于”、“等于”或“低于”).

 

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如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,从图示位置开计时(     )

A. 当转过60°时,感应电流的瞬时值为

B. 当转过60°时,感应电流的瞬时值为

C. 在转过60°过程中,感应电动势的平均值为

D. 当转过90°过程中,感应电流的有效值为

 

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