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如图所示,金属导轨MNC和PQD,MN与PQ平行且间距为L,所在平面与水平面夹角...

如图所示,金属导轨MNCPQDMNPQ平行且间距为L,所在平面与水平面夹角为αNQ连线与MN垂直,MP间接有阻值为R的电阻;光滑直导轨NCQD在同一水平面内,与NQ的夹角都为锐角θ.均匀金属棒abef质量均为m,长均为Lab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合;ef棒垂直放在倾斜导轨上,与导轨间的动摩擦因数为μμ较小).由导轨上的小立柱12阻挡而静止.空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出).两金属棒与导轨保持良好接触,不计所有导轨和ab棒的电阻,ef棒的阻值为R,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,忽略感应电流产生的磁场,重力加速度为g

1)若磁感应强度大小为B,给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1,在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止,ef棒始终静止,求此过程ef棒上产生的热量;

2)在(1)问过程中,ab棒滑行距离为d,求通过ab棒某横截面的电量;

3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动,并在NQ位置时取走小立柱12,且运动过程中ef棒始终静止.求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离.(提示:

 

(1)ef棒上产生的热量为; (2)通过ab棒某横截面的电量为. (3)此状态下最强磁场的磁感应强度是,磁场下ab棒运动的最大距离是. 【解析】【解析】 (1)设ab棒的初动能为Ek,ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1,有 Q+Q1=Ek① 且Q=Q1 ② 由题意 Ek=③ 得 Q=④ (2)设在题设的过程中,ab棒滑行的时间为△t,扫过的导轨间的面积为△S,通过△S的磁通量为△Φ,ab棒产生的电动势为E,ab棒中的电流为I,通过ab棒某截面的电荷量为q,则 E=⑤ 且△Φ=B△S ⑥ 电流 I=⑦ 又有 I=⑧ 由图所示,△S=d(L﹣dcotθ) ⑨ 联立⑤~⑨,解得:q=(10) (3)ab棒滑行距离为x时,ab棒在导轨间的棒长Lx为: Lx=L﹣2xcotθ (11) 此时,ab棒产生的电动势Ex为:E=Bv2Lx (12) 流过ef棒的电流Ix为 Ix=(13) ef棒所受安培力Fx为 Fx=BIxL (14) 联立(11)~(14),解得:Fx=(15) 有(15)式可得,Fx在x=0和B为最大值Bm时有最大值F1. 由题意知,ab棒所受安培力方向必水平向左,ef棒所受安培力方向必水平向右,使F1为最大值的受力分析如图所示, 图中fm为最大静摩擦力,有: F1cosα=mgsinα+μ(mgcosα+F1sinα) (16) 联立(15)(16),得:Bm=(17) Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小,该磁场方向可竖直向上,也可竖直向下. 有(15)式可知,B为Bm时,Fx随x增大而减小,x为最大xm时,Fx为最小值,如图可知 F2cosα++μ(mgcosα+F2sinα)=mgsinα (18) 联立(15)(17)(18),得 xm= 答:(1)ef棒上产生的热量为; (2)通过ab棒某横截面的电量为. (3)此状态下最强磁场的磁感应强度是,磁场下ab棒运动的最大距离是.
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如图所示,粗细均匀的圆木棒A下端离地面高h,上端套着一个细环BAB的质量均为mAB间的滑动摩擦力为f,且fmg.用手控制AB,使它们从静止开始自由下落,当A与地面碰撞后,A以碰撞地面时的速度大小竖直向上运动,与地面碰撞时间极短,空气阻力不计,运动过程中A始终呈竖直状态.求:

1)木棒A与地面第一次碰撞后AB的加速度大小和方向;

2)若A再次着地前B不脱离AA的长度应满足什么条件?

 

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现有一满偏电流为500μA,内阻为1.2×103Ω的灵敏电流计G,某同学想把它改装成中值电阻为600Ω的欧姆表,实验室提供如下器材:

A.一节干电池(标准电动势为1.5V

B.电阻箱R1(最大阻值99.99Ω

C.电阻箱R2(最大阻值999.9Ω

D.滑动变阻器R30—100Ω

 

E.滑动变阻器R40—1kΩ

F.导线若干及两个接线柱

1)由于电流表的内阻较大,该同学先把电流计改装为量程为0~2.5mA的电流表,则电流计应__ 联一个电阻箱(填),将其阻值调为___Ω

2)将改装后的电流表作为表头改装为欧姆表,请在方框内把改装后的电路图补画完整,并标注所选电阻箱和滑动变阻器的符号(B~E)。

3)用改装后的欧姆表测一待测电阻,读出电流计的示数为200μA,则待测电阻阻值为_______Ω

 

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为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图1所示的实验装置.其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量.(滑轮质量不计)

1)实验时,一定要进行的操作是_____.(多选)

A.用天平测出砂和砂桶的质量.

B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力.

C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计示数.

D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带.

E.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

2)该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为_____m/s2(结果保留两位有效数字).

3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的a﹣F图象是一条直线,求得图线的斜率为k,则小车的质量为_____

 

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我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行火星500”的模拟实验活动.假设王跃登陆火星后,测得火星的半径是地球半径的,质量是地球质量的 .已知地球表面的重力加速度是g,地球的半径为R,王跃在地球表面能竖直向上跳起的最大高度为h,忽略自转的影响.下列说法正确的是(  )

A. 火星的密度为

B. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度相等

C. 火星表面的重力加速度为

D. 王跃在火星表面能竖直向上跳起的最大高度为

 

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如图所示,MN为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为θ30°,孔Q到板的下端C的距离为L,当MN两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,则:( )

A. 两板间电压的最大值Um

B. CD板上可能被粒子打中区域的长度S

C. 粒子在磁场中运动的最长时间

D. 能打到N板上的粒子的最大动能为

 

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