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如图甲所示, 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距...

如图甲所示, 光滑且足够长的平行金属导轨MNPQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30m。导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻R=0.40Ω。导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始运动,电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑,获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。

(1)判断运动后金属杆中感应电流方向以及其所受磁场力方向

(2)试证明金属杆做匀加速直线运动,并计算加速度的大小;

(3)求第2s末外力F的瞬时功率;

(4)如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功W=0.35J,求金属杆上产生的焦耳热。

 

 

(1) 从b到a ,与F方向相反;(2);(3);(4) 0.05J 【解析】 (1)由右手定则,运动后金属杆中感应电流方向从b到a,再根据左手定则可知其所受磁场力方向与F方向相反。 (2) 设路端电压为U,金属杆的运动速度为v,则感应电动势 E=BLv 通过电阻R的电流 电阻R两端的电压 电压表的示数为 由及U-t图像可知,U随时间均匀变化,即速度随时间均匀变化,导体棒在力F作用下做匀加速直线运动。 (3)在2s末,金属杆的切割速度为 由牛顿第二定律 由于 2s末拉力F的功率为 联立解得 (4)设回路产生的焦耳热为Q,由能量守恒定律 电阻R与金属杆的电阻r串联,产生焦耳热与电阻成正比 因为 联立解得,金属杆上产生的焦耳热  
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考点分析:
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如图,粗糙直轨道AB与水平方向的夹角θ=37°;曲线轨道BC光滑且足够长,它们在B处光滑连接.一质量m=0.2kg的小环静止在A点,在平行于AB向上的恒定拉力F的作用下,经过t=0.8s运动到B点,立即撤去拉力F,小环沿BC轨道上升的最大高度h=0.8m.已知小环与AB间动摩擦因数μ=0.75.(g10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)小环上升到B点时的速度大小;

(2)拉力F的大小;

(3)简要分析说明小环从最高点返回A点过程的运动情况.

 

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某同学利用DIS测定直流电动机效率,装置和电路如图(a),其中ABCD都是传感器。AB是分别是位移传感器的发射器和接收器,用来测重物上升高度h。而图(b)是所有传感器测得的数据记录,经电脑绘在同一张图上的三种图像(它们横坐标均为时间,纵坐标分别为电压、电流和AB间高度差)。

(1)图(a)中,装置C________传感器,D__________传感器。

(2)如图(a)所示,闭合电键前,滑动变阻器滑片应处于_____________

(3)根据(b)图中的U-tI-th-t图像,选择区域读取数据,为较精确地算出电动机的效率,则对应的时间段选取较适宜的是_____

A.0~0.5s         B.0~1.0s

C.1.0~2.0s       D.1.0~3.0s

(4)读出所选过程中CD的示数,已知重物和A的总质量为m=70g,重力加速度g=9.80m/s2,可算得该直流电动机的效率__________%

(5)实验表明电动机的效率总是小于100%的,请指出影响电动机效率达不到100%的一个可能因素_________________

 

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如图所示,在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中,有两根间距为L竖直放置的平行粗糙导轨CDEF,质量为m的金属棒MN与导轨始终垂直且接触良好,它们之间的动摩擦因数为μ。从t=0时刻起,给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比,即I=kt,(k为常量),则金属棒由静止下滑过程中加速度和速度的变化情况是 ____________金属棒下落过程中动能最大的时刻t=_____

 

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如图所示,一个质子的电量,在某一静电场中从A点经C点移到B点,电场力做功;在质子从B点经D点回到A点过程中,电场力做功为_____ J.如果质子在A点的电势为零,则B点电势=____ V.

 

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一定质量的理想气体状态变化的p-T图像如图所示,由图可知:气体在abc三个状态的密度ρaρbρc的大小关系为_____,气体在abc三个状态时,气体分子的平均动能的大小关系为 _______

 

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