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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与...

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ37°角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25

1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;

2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;

3)在上问中,若R,金属棒中的电流方向由ab,求磁感应强度的大小与方向;

4)若ab棒从静止到速度稳定下滑的距离为20m,求此过程R产生的热量。(sin37°=0.6cos37°=0.8

 

(1)4m/s2(2)10m/s(3)0.4T,方向垂直导轨平面向上(4)6J 【解析】 考查导体切割磁感线运动。 (1)因为金属棒刚开始下滑的速度为零,所以不受到安培力作用,由牛顿第二定律得: 代入数据解得a=4m/s2 (2)金属棒下滑速度稳定时,棒受力平衡,根据平衡条件有 又因为金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率 代入数据解得v=10m/s (3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B,则 因为: 联立解得B=0.4T。磁场方向垂直导轨平面向上。 (4)由功能关系得,减少的重力势能转化为导体棒的动能、摩擦生热和电阻R上的焦耳热,摩擦力做功为: 所以摩擦生热产生的能量为Q=8J,因此,电阻R上产生的热量为 。  
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跳伞员常常采用“加速自由降落”(即AFF)的方法跳伞。如果一个质量为50kg的运动员在3658m的高度从飞机上跳出(初速为零),降落40s时,竖直向下的速度达到50m/s,假设这一运动是匀加速直线运动。求:

1)运动员平均空气阻力为多大?

2)降落40s时打开降落伞,此时他离地面的高度是多少?

3)打开降落伞后,运动员受的阻力f大于重力,且f与速度v成正比,即fkvk为常数)。请简述运动员接下来可能的运动情况。

 

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①取适量的种子,用天平测出其质量,然后将几粒种子装入注射器内;

②将注射器和压强传感器相连,然后缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的刻度V,压强传感器自动记录此时气体的压强p

③重复上述步骤,分别记录活塞在其它位置的刻度V和记录相应的气体的压强p

④根据记录的数据,作出V图线,并推算出种子的密度。

1)根据图线,可求得种子的总体积约为_____ml(即cm3)。

2)如果测得这些种子的质量为7.86×103kg,则种子的密度为_____kg/m3

3)如果在上述实验过程中,由于操作不规范,使注射器内气体的温度升高,其错误的操作可能是__________。这样操作会造成所测种子的密度值_____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

 

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如图所示,两端开口足够长的U形玻璃管内装有水银,右管中有一段10cm的空气柱,被6cm长的一段水银柱所封闭,大气压强为75cmHg.今在右管中再灌入9cm水银柱,则此时密闭气体的压强为_____cmHg,左管内水银面上升_____cm

 

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