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如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5 m,底端接有阻值R=0.5 Ω的...

如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L0.5 m,底端接有阻值R0.5 Ω的电阻,导体框架电阻忽略不计,其所在平面与水平面成θ37°.有一磁感应强度B0.8 T的匀强磁场,方向垂直于导体框架平面向上.一根质量m0.4 kg、电阻r0.5 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形导体框架上,某时刻起将导体棒MN由静止释放.已知导体棒MN与导体框架间的动摩擦因数μ0.5.(sin 37°0.6cos 37°0.8g10 m/s2

1)求导体棒刚开始下滑时的加速度大小;

2)求导体棒运动过程中的最大速度大小;

3)从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中,通过导体棒横截面的电荷量q4 C,求导体棒MN在此过程中消耗的电能.

 

(1)2 m/s2(2)5 m/s(3)1.5 J 【解析】 (1)导体棒刚开始下滑时,其受力情况如图甲所示, 则 mgsinθ-μmgcosθ=ma 解得 a=2 m/s2 (2)当导体棒匀速下滑时其受力情况如图乙所示, 设匀速下滑的速度为v,则有 mgsin θ-Ff-F安=0 摩擦力 Ff=μmgcos θ 安培力 F安=BIL= 联立解得 (3)通过导体棒横截面的电荷量 设导体棒下滑速度刚好为最大速度v时的位移为x,则 ΔΦ=BxL 由动能定理得, mgx·sin θ-W安-μmgcos θ·x= 其中W安为克服安培力做的功; 联立解得 W安=3 J 克服安培力做的功等于回路在此过程中消耗的电能,即 Q=3 J 则导体棒MN在此过程中消耗的电能 Qr=Q=1.5 J  
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空间有沿x轴正方向的匀强电场,在cm内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B0.10TP点坐标(-16cm32cm),带正电的粒子(重力不计,比荷)从P点由静止释放,求

1)若粒子恰能从右侧飞出匀强磁场,求粒子在磁场中运动的时间.

2)若粒子能通过x轴上的C点(cm,图中未画),通过C点时速度方向与x轴正方向成37°,则匀强电场的场强为多大?(sin37°=0.6cos37°=0.8

 

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如图甲所示,静止在水平地面上一个质量为m=4kg的物体,其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图象如图乙所示.已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5g=10m/s2.求:

1)运动过程中物体的最大加速度大小为多少;

2)距出发点多远时物体的速度达到最大;

3)物体最终停在何处?

 

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2019629日首个江南文化特色的无锡融创乐园隆重开园。其中有一座飞翼过山车,它是目前世界最高(最高处60米)、速度最快(最高时速可达120公里)、轨道最复杂的过山车。过山车运行时可以底朝上在圆轨道上运行,游客不会掉下来.我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接,使质量为m的小球从弧形轨道上端滚下,小球从圆轨道下端进入后沿圆轨道运动.如果已知圆轨道的半径为R,重力加速度为g,不考虑阻力.求:

1)若小球从高为hA处由静止释放,求小球到达圆轨道底端时对轨道的压力;

2)若要使小球运动过程中能通过圆弧最高点且不脱离轨道,试求小球由静止释放时的高度应满足的条件.

 

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学校开展研究性学习,某同学为了探究杆子转动时的动能表达式,设计了下图所示的实验:质量为m的均匀长直杆一端固定在转轴O处,杆由水平位置静止释放,用置于圆弧上某位置的光电门测出另一端A经过该位置时的瞬时速度vA,并记下该位置与转轴O的高度差h

1)该同学用20分度的游标卡尺测得长直杆的横截面的直径如图为_____________mm

2)调节h的大小并记录对应的速度vA,数据如下表。

 

1

2

3

4

5

6

h/m

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

vA/m·s-1

1.23

1.73

2.12

2.46

2.74

3.00

vA-1/ s·m-1

0.81

0.58

0.47

0.41

0.36

0.33

vA2/m2·s-2

1.50

3.00

4.50

6.05

7.51

9.00

 

为了形象直观地反映vAh的关系,请选择适当的纵坐标并画出图象_______

 

3)当地重力加速度g10m/s2,不计一切摩擦。请根据能量守恒规律并结合你找出的函数关系式,写出此杆转动时动能的表达式Ek= _________(请用数字、质量m、速度vA表示)

4)为了减小空气阻力对实验的影响,请提出一条可行性措施__________

 

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LED灯的核心部件是发光二极管.某同学欲测量一只工作电压为2.9V的发光二极管的正向伏安特性曲线,所用器材有:电压表(量程3V,内阻约3kΩ),电流表 (用多用电表的直流25mA挡替代,内阻约为5Ω),滑动变阻器(0-20Ω),电池组,电键和导线若干.他设计的电路如图(a)所示.回答下列问题:

 

1)根据图(a),在实物图(b)上完成连线________________

2)在电键S闭合前,将多用电表选择开关拔至直流25mA挡,调节变阻器的滑片至最________端(填);

3)某次测量中,多用电表示数如图(c),则通过二极管的电流为_______ mA

4)该同学得到的正向伏安特性曲线如图(d)所示.由曲线可知,随着两端电压增加,二极管的正向电阻_________(填增大减小几乎不变);

5)若实验过程中发现,将变阻器滑片从一端移到另一端,二极管亮度几乎不变,电压表示数在2.7V-2.9V之间变化,试简要描述一种可能的电路故障:___________

 

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