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如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,导轨间距L=0...

如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,导轨间距L=0.5m,导轨上端接一阻值R=lΩ的电阻。匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度B=2T。两导体棒ab质量均为m=lkg、电阻均为r=0.5Ω,且a棒与导轨之间的动摩擦因数μl=0.5b棒与导轨之间的动摩擦因数μ2 =0.8开始时a棒固定,b棒静止,现让以棒由静止开始下滑,当b棒在安培力作用下刚要开始运动时,两棒恰好相碰,且碰后不分开并一起向下运动。ab棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知sin37°=0.6cos37°=0.8g10m/s2,求:

(1)a棒与b棒刚要相碰时,a棒的速度大小;

(2)ab棒一起下滑的最大速度;

(3)若两棒相碰后,经过s发现已经达到最大速度,求在这段时间内电路中产生的热量。

 

(1)0.5m/s;(2)2m/s;(3)J。 【解析】 (1)b棒刚要开始运动时,有 解得 A 此时a棒中的电流 A 整个电路的总电阻为 a棒产生的感应电动势 由闭合电路欧姆定律 解得此时a棒的速度大小为 ; (2)a、b棒碰撞过程满足动量守恒,有 解得 当a、b棒一起下滑加速度为0(即匀速运动)时,速度最大,则电路中的电阻为 a、b棒产生的感应电动势 回路中的感应电流 a、b棒所受的安培力 F=BIL 根据平衡条件可得 解得 ; (3)由于两棒碰后不分开,则两棒一起向下运动的过程中,根据动量定理: 平均感应电动势为 其中 通过电阻R的净电荷量 根据能量守恒定律: 解得 J。  
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目前高速公路收费处,有专门的ETC收费通道。车主只要在车辆前挡风玻璃上安装感应卡并预存费用,通过收费站时便不用人工缴费,也无须停车,高速通行费将从卡中自动扣除,即能够实现自动收费。这种收费系统每车收费耗时不到2s,其收费通道的通行能力是人工收费通道的510倍。如图所示,假设一辆汽车以正常行驶速度v1=16m/s朝收费站沿直线行驶,如果过ETC通道,需要在距收费站中心线前匀减速至v2 =4m/s,然后以该速度匀速行驶一段距离,再匀加速至v1正常行驶;如果过人工收费通道,需要恰好在中心线处匀减速至零,经过t =65s缴费成功后,再启动汽车匀加速至正常行驶。设汽车在匀减速和匀加速过程中的加速度大小分别为a1 =2m/s2a2 =1m/s2.求:

(1)汽车过ETC通道时,匀变速行驶的总位移大小;

(2)若汽车通过ETC通道比通过人工收费通道速度再达到v1时节省了69s,求汽车在ETC通道匀速行的距离。

 

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某中学科技节上,一活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了水果电池,但这种电池并不能点亮额定电压为1.5V、额定电流为0.3A的小灯泡,为了寻找原因。

(1)该小组同学先用多用电表直流电压“0~2.5V”挡粗测了水果电池的电动势,指针稳定时如图甲所示,其示数为__________V;进一步分析小灯泡不亮的原因是流过小灯泡的电流太小了,经实验测得还不足3mA。为了更精确地测定该水果电池的电动势和内阻,实验室提供了如下实验器材:

A. 电流表A1(量程0~3mA,内阻为40Ω

B. 电流表A2(量程0~0.6A,内阻为15Ω

C. 电压表V(量程0~1.5V,内阻约为3kΩ

D. 滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流为1A

E. 滑动变阻器R2(阻值0--2kΩ,额定电流为1A

F. 开关、导线若干

G. 水果电池

(2)则实验中电流表应选用_________,滑动变阻器应选用_________(均用选项前的序号字母表示)。

(3)请在图乙虚线框内画出测定该水果电池的电动势和内阻的实验电路图。______

(4)根据实验记录的数据,经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U-I图像如图丙所示,由图丙可知,水果电池的电动势E=__________V,内阻r=__________Ω。(结果保留三位有效数字)

 

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在验证“力的平行四边形定则”的实验中,实验室提供了两个规格相同的弹簧测力计,某同学把橡皮条的一端固定在木板上的A点,另一端拴两根细线,第一次通过细线同时用两个弹簧测力计(量程均为5N)互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点达到O点,第二次只用一个弹簧测力计拉橡皮条。

(1)本实验采用的科学方法是__________

A. 理想实验法        B. 等效替代法        C. 控制变量法        D. 建立物理模型法

(2)若第一次两个弹簧测力计的方向相互垂直,如图甲所示,则该同学_____(填“能”或“不能”)完成此实验,理由是__________

(3)某次测量结果如图乙所示,如果没有操作失误,FF两力中,方向一定沿AO方向的是______(填“F”或“F”)。

 

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如图所示,一水平方向的匀强磁场,磁场区域的高度为h,磁感应强度为B。质量为m、电阻为R、粗细均匀的矩形线圈,ab= L,bc=h,该线圈从cd边离磁场上边界高度处自由落下,不计空气阻力,重力加速度为g,cd边始终保持水平,(       )

 

A.cd边刚进入磁场时速度大小

B.cd边刚进人磁场时其两端电压

C.线圈穿过磁场的时间

D.线圈穿过磁场过程中,回路中产生的热量

 

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如图所示,粗糙水平地面上有AOBC四点,且OB=BC= 2AO=1m,轻弹簧的左端固定在墙上,右端自由伸长到O点。现有质量为0. 5 kg的物块从C点以初速度m/s开始向左运动,与此同时,在物块上施加一恒力F=5N,与水平方向的夹角为37°,物块将弹簧压缩至A点时,速度减为零,然后物块被反弹至B点,速度再次为零,g10 m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8,则下列说法中正确的是(  )

A.物块接触弹簧前做匀加速运动 B.物块与水平面间的动摩擦因数为0.5

C.弹簧的最大弹性势能为24J D.物块离开弹簧后摩擦力的冲量大小为N·s

 

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