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如图所示,在倾角θ=30°的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN,相...

如图所示,在倾角θ=30°的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQMN,相距为L,导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。两根质量均为m的金属棒ab分别垂直放置在导轨上EFGH位置,其中a 棒用平行于导轨的细线跨过光滑定滑轮与重物c 连接。已知EF上方导轨的电阻与到EF的距离x有关,EF下方的导轨没有电阻。现在由静止释放abcac一起以加速度做匀加速运动,b棒刚好仍静止在导轨上。a棒在运动过程中始终与导轨垂直,ab棒电阻不计,与导轨电接触良好。

1)求重物c的质量;

2)求EF上方每根导轨的电阻与到EF的距离x之间的关系;

3)某时刻t,与a棒连接的细线突然被拉断,求细线被拉断的瞬间a 棒的加速度大小;

4)在第(3)问中,假设细线被拉断的瞬间,ab棒的重力突然消失。求从释放abc ab棒的速度稳定过程中,a棒克服安培力做的功。

 

(1)3m(2)r=(3)g(4)mg2t2 【解析】 (1)设重物c 的质量为M.对a棒,由牛顿定律得 T﹣mgsinθ﹣BIL=ma ① 对重物c,由牛顿定律得 Mg﹣T=Ma ② 对b棒,由平衡条件得 BIL=mgsinθ ③ 由①②③式解得 M=3m; (2)对a、b棒构成的回路,由闭合电路欧姆定律得 BLat=2rI ④ 对a棒由运动学公式得 ⑤ 由 ③、④、⑤式解得 (3)细线被拉断的瞬间,a 棒受安培力不变,对a 棒由牛顿定律得 ma′=mgsinθ+BIL ⑥ 由③、⑥式解得: a′=g; (4)细线被拉断后,在安培力作用下,b棒向上做加速运动,a棒向上做减速运动,a棒和b棒上的电流大小总是相等,安培力大小总是相等,加速度大小总是相等,所以相等时间内速度变化量大小相等,直至a、b棒构成回路的磁通量不变化,即a、b棒构成回路的面积不变化,即二者以共同速度做匀速直线运动为止.共同速度满足 v同=vb=△v 且 v同=va=at﹣△v ⑦ 解得 ⑧ 从释放a、b、c 到细线刚被拉断的过程中,a 棒克服安培力做的功: ⑨ 从细线刚被拉断到a、b 棒的速度稳定(即二者以共同速度匀速直线运动)的过程中,对a 棒由动能定理可得a 棒克服安培力做的功 ⑩ 由 ③、⑧、⑨、⑩式解得  
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考点分析:
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如图甲为倾角θ=30°的绝缘光滑匀质直角斜面体,其直角棱固定在水平地面上的光滑转动轴上,斜面长l=2m。斜面体顶端固定一个半径r=m的轻质绝缘光滑圆弧轨道,圆弧轨道和斜面体底边中点在同一竖直平面内,斜面体与圆弧轨道平滑连接,圆弧轨道顶端的切线方向恰好竖直。其正视图如图乙所示。圆弧轨道所在的空间区域有竖直向上的匀强电场,场强大小E=1.0×103V/m,圆弧轨道上方和下方均无电场。一个带电量q=+1.0×103C、质量m=0.1kg的小球(可视为质点)从斜面体底边中点处以初速度v0=m/s垂直底边沿斜面向上滑动,斜面体始终处于静止状态,不计空气阻力,g=10m/s2。试求:

1)小滑块能够上升到距离地面的最大高度;

2)为使斜面体始终处于静止状态,斜面体的质量至少是多大?

 

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一个高H=100cm的竖直圆柱气缸,内有一厚度可忽略的轻质活塞,将一定量的理想气体封闭在气缸内,活塞与气缸间无摩擦。开始时,活塞恰好静止在距离气缸顶端h0=25cm处,外界大气压强为p0=75cmHg

1)现将水银缓缓滴到活塞上面,活塞逐渐下降,设气缸内气体温度不变。求水银即将从气缸顶部溢出时,活塞到气缸顶端的距离;

2)在第(1)问水银即将从气缸顶部溢出时,停止滴入水银,而对气缸内气体进行缓慢加热升温,求气缸内气体的热力学温度至少增加到初始温度的多少倍时,水银才能全部溢出?

 

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如图所示,一根对称的V字形玻璃管倒置于竖直平面内,V字形玻璃管所在空间充满着方向竖直向下的匀强电场,场强大小E=1000V/m。一个质量m=104kg、带电量q=2×106C的小球(小球直径比玻璃管内直径稍小),从A点由静止开始在管内运动,小球与管壁间的动摩擦因数为μ=0.5。已知ABBC两管长度均为l=2m,倾角α=37°,且管顶B处有一段很短的光滑圆弧,小球在运动过程中带电量保持不变.g=10m/s2。求:

1)小球第一次运动到B点所需的时间t

2)从开始运动到最终停止,系统产生的热量Q

 

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利用如图甲所示电路可以测量电流表G1的内阻.可供选择的器材如下:

待测电流表G1:量程为0~5mA,内阻约为300Ω

电流表G2:量程为0~10mA,内阻为40Ω

定值电阻R1:阻值为10Ω

定值电阻R2:阻值为200Ω

滑动变阻器R3:阻值范围为0~1000Ω

滑动变阻器R4:阻值范围为0~20Ω

干电池E:电动势约为15V,内阻很小可忽略

电键S及导线若干

1)定值电阻R0应选_____,滑动变阻器R应选_____.(在空格内填写仪器前面的序号)

2)用笔画线代替导线,按图甲要求,在图乙中连接实物图_________

3)实验步骤如下:

按电路图连接电路(为电路安全,先将滑动变阻器滑片P调到左端)

闭合电键S,移动滑片P至某一位置,记录G1G2的读数,分别记为I1I2

多次移动滑动触头,记录各次G1G2的读数I1I2

I1为纵坐标,I2为横坐标,作出相应图线,如图丙所示.

根据I1I2图线的斜率k及定值电阻R0,得到待测电流表G1的内阻表达式为r1=_____.(用kR0表示)

 

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如图所示,利用DIS实验系统探究加速度与力的关系.一端带有定滑轮的长木板调至水平后固定在桌面上,另一端安装位移传感器(接收器),绕过定滑轮和动滑轮的细线将装有位移传感器(发射器)的小车和力传感器连接起来,动滑轮下挂有质量可以改变的小重物.将位移传感器、力传感器与数据采集器相连,打开计算机中操作软件,放开小车使之运动.不计滑轮、托盘和细线的质量,忽略滑轮与转轴间的摩擦.

(1)实验中力传感器的示数F与小重物的重力mg的关系为____

A.F      B.F>

C.F<      D.无法确定

(2)保持小车(含发射器)的质量M不变,改变小重物的质量m,重复进行多次实验.记下每次力传感器的示数F,利用DIS测出每次实验中小车的加速度a,将得到的aF数据绘制成aF图象.以下图象可能的是__

   

(3)在本实验中不计滑轮的质量,忽略滑轮与转轴间的摩擦,除此之外请写出一种减少实验误差的主要方法:_______________________________________________________.

 

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