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如图所示,两根足够长的固定平行光滑金属导轨间的距离L1=1m,导轨平面与水平面的...

如图所示,两根足够长的固定平行光滑金属导轨间的距离L1=1m,导轨平面与水平面的夹角θ=,整个导轨平面内存在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.5T,在导轨的底端连接一个阻值为R=0.5Ω的电阻.一根质量m=1kg、电阻不计、垂直于导轨放置的金属棒甲通过平行于导轨平面的绝缘轻绳和一个质量M=1kg、边长L2=0.8m、电阻r=0.32Ω的正方形线框乙相连,轻绳绕过固定在天花板的光滑轻质定滑轮.线框乙下方存在磁感应强度大小也为B=0.5T的有界匀强磁场,线框乙的下边距离磁场的上边界h=4.8m,磁场宽度大于线框边长.开始时用外力作用于金属棒甲,使整个系统处于静止状态,然后撤去外力,系统从静止开始运动,线框乙进入磁场时恰好做匀速运动.已知g=10m/s2sin=0.6cos=0.8,求:

1)线框乙刚开始运动时轻绳对金属棒甲的拉力大小;

2)线框乙刚进入磁场时的速度大小以及从开始释放到线框乙刚进入磁场的过程中电阻R上产生的焦耳热;

3)线框乙从刚开始进入到完全进入磁场的过程中,线框乙中产生的焦耳热.

 

(1)8N;(2)4m/s, 3.2J;(3)1.6J. 【解析】 (1)设线框乙刚开始运动时轻绳对金属棒甲的拉力大小为F,系统刚释放的瞬间,线框乙和金属棒甲均无速度,故二者均不受安培力作用.分别对线框乙和金属棒甲受力分析,由牛顿第二定律得 Mg−F=Ma F−mgsinθ=ma 代入数据解得 F=8N (2)当线框乙刚进入磁场时,线框乙和金属棒甲均做匀速运动,设此时系统的速度为v,系统处于平衡状态,对线框乙:线框乙底边切割磁感线产生的电动势E2=BL2v,线框乙中流过的电流 线框乙受到的安培力F2=BI2L2,设此时绳中的张力为T,对线框乙由平衡条件得 Mg=T+F2 对金属棒甲:金属棒甲切割磁感线产生的电动势E1=BL1v,回路中流过的电流 金属棒甲受到的安培力F1=BI1L1,对金属棒甲由平衡条件得 mgsinθ+F1=T 解得 v=4m/s 对系统由能量守恒定律得 (Mg−mgsinθ)h=E0+(m+M)v2 解得电阻R上产生的焦耳热为 E0=3.2J (3)线框乙从刚进入磁场到完全进入磁场的过程中,系统做匀速运动,电流恒定,安培力恒定,故此过程运动的时间为 线框乙中产生的焦耳热为 Q=rt=1.6J  
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考点分析:
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如图所示,7根长为L电阻均为R的导体棒焊接成两个对接的正方形。在拉力作用下以速率v匀速通过有界匀强磁场,磁场宽度等于L,磁感应强度为B.方向垂直于导体框平面,求:

1CF边刚进入磁场时两端的电压

2CF边刚离开磁场时两端的电压

 

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如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源,现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨 电阻不计,g10m/s2(已知sin37°=0.60cos37°=0.80).求:

1)通过导体棒的电流; 

2)导体棒受到的安培力大小;

3)导体棒受到的摩擦力.

 

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要测量一个未知电阻Rx的阻值,实验室提供以下器材:

待测电阻Rx  阻值约为2 Ω,额定电流为2 A

电流表A1 量程为0.6 A,内阻r10.5 Ω

电流表A2 量程为3.0 A,内阻r2约为0.1 Ω

变阻器R1 电阻变化范围为010 Ω

变阻器R2 电阻变化范围为01 kΩ

定值电阻  R310 Ω

定值电阻  R4100 Ω

电源电动势E约为9 V,内阻很小

开关S,导线若干

要求实验时测量尽可能准确,改变滑动变阻器的阻值,在尽可能大的范围内测得多组A1A2的读数I1I2,然后利用I1I2图象求出未知电阻的阻值Rx.

(1)实验中定值电阻应该选________,滑动变阻器应该选择________.

(2)请在图中补充完整实物连线电路______.

(3)I1I2图象如图所示,若图线斜率为k,则电阻Rx________.(用题中所给字母表示)

 

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某学习小组探究一小电珠(电阻较小)在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示。

(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请在乙方框中画出实验所需电路图________

(2)某次测量,电流表指针偏转如图丙所示,则电流表的示数为________A

(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丁所示,根据图线判断,将4只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3V、内阻为的电源组成闭合回路,其小电珠的总功率的值约为__W(保留三位有效数字)

 

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如图所示,空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场,一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块,滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.t=0时对木板施加方向水平向左,大小为0.6N恒力,g10m/s2.则(

A.木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动

B.滑块开始做加速度减小的变加速运动,最后做速度为10m/s匀速运动

C.木板先做加速度为2m/s2匀加速运动,再做加速度增大的运动,最后做加速度为3m/s2的匀加速运动

D.t=5s后滑块和木板开始有相对运动

 

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