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如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻...

如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T.将一根质量为m=0.05kg电阻为r(大小未知)的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.取g=10m/s2.求:

(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量.

 

(1)μ=0.5 (2) s=2m (3) 【解析】试题分析:当刚释放时,导体棒中没有感应电流,所以只受重力、支持力与静摩擦力,由牛顿第二定律可求出动摩擦因数.当金属棒速度稳定时,则受到重力、支持力、安培力与滑动摩擦力达到平衡,这样可以列出安培力公式,产生感应电动势的公式,再由闭合电路殴姆定律,列出平衡方程可求出金属棒的内阻,从而利用通过棒的电量来确定发生的距离.金属棒滑行至cd处的过程中,由动能定理可求出安培力做的功,而由于安培力做功导致电能转化为热能. (1)由图可知:当v=0时,a=2m/s2 由牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma 代入数据解得:μ=0.5 (2)由图象可知:vm=2m/s 当金属棒达到稳定速度时,有FA=B0IL 且B0IL+μmgcosθ=mgsinθ 解得I=0.2A 切割产生的感应电动势:E=B0Lv=1×0.5×2=1V 根据: 代入数据解得:r=1Ω 电量为: 代入数据解得:s=2m (3)由能量守恒得: 产生的总热量为:WF=Q总=0.1J R产生的热量为: 点睛:题考查了牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律,安培力公式、感应电动势公式,还有动能定理.同时当金属棒速度达到稳定时,则一定是处于平衡状态,原因是安培力受到速度约束的.还巧妙用磁通量的变化去求出面积从而算出棒的距离,在根据能量守恒求出热量。  
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考点分析:
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如图所示,甲图是用来使带正电的离子加速和偏转的装置.乙图为该装置中加速与偏转电场的等效模拟.以y轴为界,左侧为沿x轴正向的匀强电场,场强为E=2.0×105V/M,右侧为沿y轴负方向的匀强电场.已知OA⊥ABOA=AB,且OB间的电势差为U0=4.0×105V,若在x轴的C点无初速地释放一个质子(不计重力,质子的比荷为1×108C/kg),结果质子刚好通过B点,求:

1CO间的距离d

2)质子通过B点的速度大小.

 

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某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案,实验室提供的器材有:

A.电流表A1(内阻Rg=100Ω,满偏电流Ig=3mA

B.电流表A2(内阻约为0.4Ω,量程为0.6A

C.定值电阻R0=900Ω

D.滑动变阻器R2A

E.干电池组(6V0.05Ω

F.一个开关和导线若干

G.螺旋测微器,游标卡尺

1)如图1,用螺旋测微器测金属棒直径为     mm;如图220分度游标卡尺测金属棒长度为     cm

2)用多用电表粗测金属棒的阻值:当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用     挡(填“×1Ω”“×100Ω”),换挡并进行一系列正确操作后,指针静止时如图3所示,则金属棒的阻值约为     Ω

3)请根据提供的器材,设计一个实验电路,要求尽可能精确测量金属棒的阻值.

4)若实验测得电流表A1示数为I1,电流表A2示数为I2,则金属棒电阻的表达式为Rx=    .(用I1I2R0Rg表示)

 

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有一个标有“12V24W”的灯泡,为了测定它在不同电压下的实际功率,需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,现有如下器材:

A.直流电源15 V(内阻可不计)

B.直流电流表00.6 A(内阻约0.5 Ω

C.直流电流表03 A(内阻约0.1 Ω

D.直流电压表03 V(内阻约3 kΩ

 

E.直流电压表015 V(内阻约15 kΩ

F.滑动变阻器10 Ω5 A

G.滑动变阻器1kΩ3A

1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡,为了完成实验,需要从上述器材中再选用

(用序号字母表示)。

2)在答题纸上对应的虚线框内画出最合理的实验原理图。

3)若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图所示,由这条曲线可得出:正常发光条件下,灯丝消耗的电功率是________W

4)若实验中采用了如右图所示的部分电路,测算出的电功率比灯泡的实际功率          (选填徧大徧小)。

 

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如图所示,OBA为一粗糙绝缘水平面上的三点,一电荷量为-Q的点电荷固定在O点,现有一质量为m,电荷量为+q的小金属块(可视为质点),从A点以初速度v0沿它们的连线向固定点电荷运动,到B点时速度最小,其大小为v.已知小金属块与水平面间的动摩擦因数为μAB间距离为L、静电力常量为k,则( )

A. OB间的距离为

B. 小金属块由AO运动的过程中,电势能先增大后减小

C. 小金属块由AO运动的过程中,加速度先减小后增大

D. 在点电荷-Q形成的电场中,AB两点间的电势差

 

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如图所示,有界匀强磁场与斜面垂直,质量为m的正方形线框静止在倾角为30°的绝缘斜面上(位于磁场外),现使线框获得速度v向下运动,恰好穿出磁场,线框的边长小于磁场的宽度,线框与斜面间的动摩擦因数μ=,则下列说法正确的是(  )

A. 线框完全进入磁场后做匀速运动

B. 线框进入磁场的过程中电流做的功大于穿出磁场的过程中电流做的功

C. 线框进入和穿出磁场时,速度平方的变化量与运动距离成正比

D. 线框进入和穿出磁场时,速度变化量与运动时间成正比

 

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