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如图甲所示,两根完全相同的光滑平行导轨固定,每根导轨均由两段与水平成θ=30°的...

如图甲所示,两根完全相同的光滑平行导轨固定,每根导轨均由两段与水平成θ=30°的长直导轨和--段圆弧导轨平滑连接而成,导轨两端均连接电阻,阻值=2Ω,导轨闻距L=0.6m.在右侧导轨所在斜面的矩形区域内分布有垂直斜面向上的磁场,磁场上下边界.的距离d=0.2m,磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示.t=0时刻,在右侧导轨斜面上与距离s=0.1m处.有一根阻值r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨由静止释放,恰好独立匀速通过整个磁场区域,取重力加速度g=10m/s²,导轨电阻不计.求;

(1)ab在磁场中运动的速度大小v;

(2)=0.1s时刻和=0.25s时刻电阻的电功率之比

(3)电阻产生的总热量.

 

(1);(2)(3)Q=0.01J. 【解析】 (1)由mgs·sinθ=mv2 得v=1m/s (2)棒从释放到运动至M1P1的时间 在t1=0.1 s时,棒还没进入磁场,有 此时,R2与金属棒并联后再与R1串联 R总=3 Ω 由图乙可知,t=0.2s后磁场保持不变,ab经过磁场的时间 故在t2=0.25 s时ab还在磁场中运动,电动势E2=BLv=0.6V 此时R1与R2并联,R总=3Ω,得R1两端电压U1′=0.2V 电功率 ,故在t1=0.1 s和t2=0.25 s时刻电阻R1的电功率比值 (3)设ab的质量为m,ab在磁场中运动时,通过ab的电流 ab受到的安培力FA=BIL 又mgsinθ= BIL 解得m=0.024kg 在t=0~0.2s时间里,R2两端的电压U2=0.2V,产生的热量 ab最终将在M2P2下方的轨道区域内往返运动,到M2P2处的速度为零,由功能关系可得在t=0.2s后,整个电路最终产生的热量Q=mgdsinθ+mv2=0.036J 由电路关系可得R2产生的热量Q2=Q=0.006J 故R2产生的总热量Q总= Q1+ Q2=0.01 J
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考点分析:
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如图a所示,轨道OA可绕轴O在竖直平面内转动,轨道长L2m,摩擦很小可忽略不计.利用此装置实验探究物块在力F作用下加速度与轨道倾角的关系.某次实验,测得力F的大小为0.6N,方向始终平行于轨道向上,已知物块的质量m0.1kg.实验得到如图b所示物块加速度与轨道倾角的关系图线,图中a0为图线与纵轴交点,θ1为图线与横轴交点.(重力加速度g10m/s2)问:

1a0为多大?

2)倾角θ1为多大?此时物块处于怎样的运动状态?

3)当倾角θ30,若物块在F作用下由O点从静止开始运动1.6s,则物块具有的最大重力势能为多少?(设O所在水平面的重力势能为零)

 

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有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的图线。现有下列器材供选用:

A.电压表(0~5V,内阻约10kΩ);

B.电压表(0~15V,内阻约20kΩ);

C.电流表(0~3A,内阻约);

D.电流表(0~0.6A,内阻约0.4Ω);

E.滑动变阻器(10Ω2A);

F.滑动变阻器(500Ω1A);

G.学生电源(直流6V)、开关、导线若干。

(1)实验中所用电压表应选___________,电流表应选用___________,滑动变阻器应选用___________

(2)在线框内画出实验电路图_________________________________

(3)利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,分析曲线说明小灯泡电阻随温度变化的特点:_______________________

(4)若把电阻元件Z和小灯泡接入如图乙所示的电路中时,已知电阻Z的阻值为,已知AB两端电压恒为2.5V,则此时灯泡L的功率约为_____________W。(保留两位有效数字)

 

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用如图甲所示装置验证动量守恒定律AB两球半径相同,A球质量为m1B球质量为m2,轨道包括斜槽和水平槽,固定在桌面上,白纸铺在水平地面上,复写纸在白纸上.先让A球从斜槽上某一固定位置C由静止滚下,从轨道末端水平抛出,落到复写纸上,重复上述操作10次,在白纸上得到10个落点痕迹;再把B球放在水平轨道末端,让A球仍从位置C由静止滚下,A球和B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次.MPN为三个落点的平均位置,O点是水平槽末端在白纸上的竖直投影点,如图乙所示.

1)除了图甲中实验器材外,完成本实验还必须使用的测量仪器是________

2)在下列实验操作中,符合要求的是________(选填序号).

A.入射小球与被碰小球必须大小相同、质量相等

B.每次必须从同一高度由静止释放入射小球

C.安装轨道时,必须让水平槽末端水平

D.实验过程中,只要保持复写纸在白纸上位置不变,可以移动白纸

3)测量了AB两个小球的质量m1m2,记录的落点平均位置MNP和轨道末端投影点O几乎在同一条直线上,并测量出三个落点MNPO点距离分别是LMLNLP.在实验误差允许范围内,若关系式________成立(用测得的物理量符号表示),则验证了动量守恒定律.

 

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如图所示,扇形区域AOC内有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S.某一时刻,从S平行于纸面向各个方向射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间粒子从边界OC射出磁场.已知∠AOC60º,从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为

A. B. C. D.

 

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如图a所示,物块AB间拴接一个压缩后被锁定的弹簧,整个系统静止放在光滑水平地面上,其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触,B物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定,在A离开挡板后,B物块的图象如图b所示,则可知(  )

A.A离开挡板前,AB系统动量守恒

B.弹簧锁定时其弹性势能为9J

C.A的质量为1kg,在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3J

D.AB与弹簧组成的系统机械能始终守恒

 

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