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如图所示,宽L=2m、足够长的金属导轨MN和M′N′放在倾角为θ=30°的斜面上...

如图所示,宽L=2m、足够长的金属导轨MNM′N′放在倾角为θ=30°的斜面上,在NN′之间连接一个R=2.0Ω的定值电阻,在AA′处放置一根与导轨垂直、质量m=0.8kg、电阻r=2.0Ω的金属杆,杆和导轨间的动摩擦因数,导轨电阻不计,导轨处于磁感应强度B=1.0T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中.用轻绳通过定滑轮将电动小车与杆的中点相连,滑轮与杆之间的连线平行于斜面,开始时小车位于滑轮正下方水平面上的P处(小车可视为质点),滑轮离小车的高度H=4.0m.启动电动小车,使之沿PS方向以v=5.0m/s的速度匀速前进,当杆滑到OO′位置时的加速度a=3.2m/s2,AA′OO′之间的距离d=1m,求:

(1)该过程中,通过电阻R的电量q

(2)杆通过OO′时的速度大小;

(3)杆在OO′时,轻绳的拉力大小;

(4)上述过程中,若拉力对杆所做的功为13J,求电阻R上的平均电功率.

 

(1)0.5C(2)3m/s(3)12.56N(4)2.0W 【解析】 (1)平均感应电动势 代入数据,可得: (2)几何关系:解得: 杆的速度等于小车速度沿绳方向的分量: (3)杆受的摩擦力 杆受的安培力代入数据,可得 根据牛顿第二定律: 解得: (4)根据动能定理: 解出,电路产生总的电热 那么,R上的电热 此过程所用的时间 R上的平均电功率
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考点分析:
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如图所示,绝缘轨道CDGH位于竖直平面内,圆弧段DG的圆心角为θ=37°DG与水平段CD、倾斜段GH分别相切于D点和G点,CD段粗糙,DGH段光滑,在H处固定一垂直于轨道的绝缘挡板,整个轨道处于场强为E=1×104N/C、水平向右的匀强电场中。一质量m=4×10-3kg、带电量q=+3×10-6C的小滑块在C处由静止释放,经挡板碰撞后滑回到CD段的中点P处时速度恰好为零。已知CD段长度L=0.8m,圆弧DG的半径r=0.2m;不计滑块与挡板碰撞时的动能损失,滑块可视为质点。求:

1)滑块在GH段上的加速度;

2)滑块与CD段之间的动摩擦因数µ

3)滑块在CD段上运动的总路程。某同学认为:由于仅在CD段上有摩擦损耗,所以,滑块到达P点速度减为零后将不再运动,在CD段上运动的总路程为L+=1.2m。你认为该同学解法是否合理?请说明理由,如果错误,请给出正确解答。

 

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竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管,A端封闭,C端开口,最初AB段处于水平状态,中间有一段水银将气体封闭在A端,各部分尺寸如图所示,外界大气压强p0=75cmHg

1)若从右侧缓慢注入一定量的水银,可使封闭气体的长度减小为20cm,需要注入水银的总长度为多少?

2)若将玻璃管绕经过A点的水平轴顺时针转动90°,当AB段处于竖直、BC段处于水平位置时,封闭气体的长度变为多少?

 

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一质量为m=2kg的滑块能在倾角为θ=37°的足够长的斜面上以a=2m/s2匀加速下滑。若给滑块施加一水平向右的恒力F,使之由静止开始在t=2s的时间内沿斜面运动2m。求:

1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ

2)推力F的大小。

 

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硅光电池是一种将光能转换为电能的器件,某硅光电池的伏安特性曲线如图(甲)所示。某同学利用图(乙)所示的电路研究电池的性质,定值电阻R2的阻值为200Ω,滑动变阻器R1的最大阻值也为200ΩV为理想电压表。

1)请根据图(乙)所示的电路图,将图(丙)中的的实物图补充完整____________

2)闭合电键S1,断开电键S2,将滑动变阻器R1的滑动片移到最右端,电池的发热功率为_______________W

3)闭合电键S1和电键S2,将滑动变阻器R1的滑动片从最左端移到最右端,电池的内阻变化范围为_________________

 

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为了探究当磁铁靠近线圈时在线圈中产生的感应电动势E与磁铁移动所用时间Δt之间的关系,某小组同学设计了如图所示的实验装置:线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上,强磁铁和挡光片固定在运动的小车上,小车经过光电门时,电脑会自动记录挡光片的挡光时间Δt,以及相应时间内的平均感应电动势E。改变小车的速度,多次测量,记录的数据如下表:

次数

测量值

1

2

3

4

5

6

7

8

E/V

0.116

0.136

0.170

0.191

0.215

0.277

0.292

0.329

Δt/×10-3s

8.206

7.486

6.286

5.614

5.340

4.462

3.980

3.646

 

 

 

1)实验操作过程中,线圈与光电门之间的距离_________________(选填“保持不变”或“变化”),从而实现了控制_________________不变。

2)在得到上述表格中的数据之后,他们想出两种办法处理数据。第一种是计算法:需要算出_____________________________,若该数据基本相等,则验证了EΔt成反比。第二种是作图法:在直角坐标系中作出_____________________的关系图线,若图线是基本过坐标原点的倾斜直线,则也可验证EΔt成反比。

 

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