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如图所示,间距为L、光滑的足够长的金属导轨(金属导轨的电阻不计)所在斜面倾角为,...

如图所示,间距为L、光滑的足够长的金属导轨(金属导轨的电阻不计)所在斜面倾角为,两根同材料、长度均为L、横截面均为圆形的金属棒 CD、PQ放在斜面导轨上,已知CD棒的质量为m、电阻为R,PQ棒的圆截面的半径是CD棒圆截面的2倍.磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,两根劲度系数均为k、相同的弹簧一端固定在导轨的下端,另一端连着金属棒CD.开始时金属棒CD静止,现用一恒力平行于导轨所在平面向上拉金属棒PQ,使金属棒PQ由静止开始运动,当金属棒PQ达到稳定时,弹簧的形变量与开始时相同.已知金属棒PQ开始运动到稳定的过程中通过CD棒的电荷量为q,此过程可以认为CD棒缓慢地移动,已知题设物理量符合的关系式,求此过程中(要求结果均用mg、k、来表示):

(1)CD棒移动的距离;

(2)PQ棒移动的距离;

(3)恒力所做的功.

 

(1) (2) (3) 【解析】 PQ棒的半径是CD棒的2倍,PQ棒的横截面积是CD棒横截面积的4倍,PQ棒的质量是CD棒的质量的4倍,所以,PQ棒的质量: 由电阻定律可知PQ棒的电阻是CD棒电阻的即: 两棒串联的总电阻为: (1)开始时弹簧是压缩的,当向上的安培力增大时,弹簧的压缩量减小,安培力等于CD棒重力平行于斜面的分量时,弹簧恢复到原长,安培力继续增大,弹簧伸长,由题意可知,当弹簧的伸长量等于开始的压缩量时达到稳定状态,此时的弹力与原来的弹力大小相等、方向相反.两弹簧向上的弹力等于CD棒重力平行于斜面的分量,即: 弹簧的形变量为: CD棒移动的距离: (2)在达到稳定过程中两棒之间距离增大,由两金属棒组成的闭合回路中的磁通量发生变化,产生感应电动势为: 感应电流为: 所以,回路中通过的电荷量即CD棒中的通过的电荷量为: 由此可得两棒距离增大值: PQ棒沿导轨上滑距离应为CD棒沿斜面上滑距离和两棒距离增大值之和 PQ棒沿导轨上滑距离为: (3)CD棒受力平衡,安培力为 金属棒PQ达到稳定时,它受到的合外力为零,向上的恒力等于向下的安培力和重力平行于斜面的分量, 即恒力: 恒力做功为:  
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如图所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图.其中包括电源E,开关S1S2,电阻箱R,电流表A,保护电阻Rx.该同学进行了如下实验步骤:

(1)将电阻箱的阻值调到合适的数值,闭合S1S2,读出电流表示数为I,电阻箱读数为9.5 Ω,断开S2,调节电阻箱的阻值,使电流表示数仍为I,此时电阻箱读数为4.5Ω.则保护电阻的阻值Rx________Ω.(结果保留两位有效数字)

(2)S2断开,S1闭合,调节R,得到多组RI的数值,并画出图象,如图所示,由图象可得,电源电动势E________V,内阻r________Ω.(结果保留两位有效数字)

(3)本实验中,内阻的测量值________(填大于小于)真实值,原因是_____________

 

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用图甲所示的实验装置验证组成的系统的机械能守恒。从高处由静止开始下落,同时向上运动拉动纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带,其中0是打下的第一个点,每相邻两个计数点间还有4个未标出的点,计数点间的距离如图中所示。已知电源的频率为,取。完成以下问题。(计算结果保留2位有效数字)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度_____

(2)在打0~5点过程中系统动能的增加量______,系统势能的减少量_____,由此得出的结论是________________

(3)依据本实验原理作出的图像如图丙所示,则当地的重力加速度______

 

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在足够长的光滑绝缘水平台面上,存在有平行于水平面向右的匀强电场,电场强度为E。水平台面上放置两个静止的小球AB(均可看作质点),两小球质量均为m带正电的A球电荷量为QB球不带电,AB连线与电场线平行。开始时两球相距L,在电场力作用下,A球开始运动(此时为计时零点,即t 0),后与B球发生正碰,碰撞过程中AB两球总动能无 损失。若在各次碰撞过程中,AB两球间均无电荷量转移,且不考虑两球碰撞时间及两球间的万有引力,则(  )

A.第一次碰撞结束瞬间B球的速度大小为

B.第一次碰撞到第二次碰撞B小球向右运动了2L

C.第二次碰撞结束瞬间B球的速度大小为

D.相邻两次碰撞时间间隔总为2

 

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如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kvF0k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有(  )

A. B. C. D.

 

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一个电子在电场力作用下做直线运动(不计重力)。从0时刻起运动依次经历时刻。其运动的图象如图所示。对此下列判断正确的是(  )

A.0时刻与时刻电子在同一位置

B.0时刻、时刻、时刻电子所在位置的电势分别为,其大小比较有

C.0时刻、时刻、时刻电子所在位置的场强大小分别为,其大小比较有

D.电子从0时刻运动至时刻,连续运动至时刻,电场力先做正功后做负功

 

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