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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距L=1m,导...

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距L=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端连接一定值电阻R=2,匀强磁场B=0.4T垂直于导轨平面向上。质量m=0.2kg、电阻r=1的金属棒ab,其长度与导轨宽度相等。现给金属棒ab施加一个平行于导轨平面向上的外力F,使金属棒ab从静止开始沿轨道向上做加速度大小为a=3m/s2的匀加速直线运动。运动过程中金属棒ab始终与导轨接触良好,重力加速度取g=10m/s2。求:

(1)当电阻R消耗的电功率P=1.28W时,金属棒ab的速度v的大小;

(2)当金属棒ab由静止开始运动了x=1.5m时,所施加外力F的大小。

 

(1)6m/s;(2)1.76N 【解析】 (1)根据题意可得 由闭合电路欧姆定律可得 E=I(R+r)=2. 4V 再由法拉弟电磁感应定律可得 E=BLv1 联立解得 (2)根据题意,金属棒ab在上升过程中,切割磁感线可得 E=BLv2 F安=BIL E=I(R+r) 由金属棒ab在上升过程中,做匀加速直线运动,由运动学规律可得 对金属棒ab进行受力分析,根据牛顿第二定律可得 联立解得 F=1. 76N  
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考点分析:
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一小灯泡上标有“3.8V1.14W”的字样,现用伏安法研究这个小灯泡的伏安特性曲线,实验室有如下器材可供选用:

A.电压表V103V,内阻RV1约为5k

B.电压表V2015V,内阻RV2约为25k

C.电流表A1(量程为200mA,内阻RA110

D.电流表A2(量程为600mA,内阻RA2约为4

E.定值电阻R010

F.滑动变阻器R091A

G.电源E6V,内阻约为1

H.单刀开关一个、导线若干

(1)要求测量尽量准确,且测量范围尽可能大,并能测量小灯泡的额定电流,实验中应选用的两个电表分别是________________(填对应器材前的字母序号);

(2)请利用(1)问中选择的电表,在甲图所示的虚线框里把实验电路图补充完整(要求在图中需标明所选器材的字母代号);

(3)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图乙所示。如果用两节干电池组成的电源E1(电动势3V,内阻1)和滑动变阻器R10~19),将该小灯泡连接成如图丙所示的电路。闭合开关S,调节滑动变阻器R1的滑片,则流过小灯泡的最小电流为__________A。(结果保留2位小数)

 

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某小组同学用如图所示的装置来验证动能定理,长木板固定在水平桌面上,其左端与一粗糙曲面平滑连接,木板与曲面连接处固定一光电门,A是光电门的中心位置,滑块P上固定一宽度为d的遮光片。将滑块从曲面的不同高度释放,经过光电门后,在木板上停下来,设停下来的那点为B点。该小组已经测出滑块与木板间的动摩擦因数为、査得当地重力加速度为g。根据本实验的原理和目的回答以下问题:

(1)为了验证动能定理,他们必需测量的物理量有___________

A.滑块释放的高度h

B.遮光片经过光电门时的遮光时间t

C.滑块的质量m

D.A点到B点的距离x

(2)该组同学利用题中已知的物理量和(1)问中必需测量的物理量,只需要验证表达式___________在误差范围内成立即可验证动能定理;

(3)以下因素会给实验结果带来误差的是___________

A.滑块释放时初速度不为零               

B.曲面不光滑

C.遮光片的宽度不够小                   

D.光电门安放在连接处稍偏右的地方

 

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如图所示,在水平向左的匀强电场中,可视为质点的带负电物块,以某一初速度从足够长的绝缘斜面上的A点,沿斜面向下运动,经C点到达B点时,速度减为零,然后再返回到A点。已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面间的动摩擦因数,整个过程斜面均保持静止,物块所带电量不变。则下列判断正确的是(  )

A.物块在上滑过程中机械能一定减小

B.物块在上滑过程中,增加的重力势能一定大于减少的电势能

C.物块下滑时经过C点的动能一定大于上滑时经过C点的动能

D.物块在下滑过程中,斜面与地面之间的摩擦力一定为零

 

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已知与长直通电导线距离为r处的磁感应强度大小为,其中I为导线中的电流,k为常数。在∠ABC=120°的等腰三角形的三个顶点处各有一条长直通电导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流I,电流方向如图所示。其中O点为AC边的中点,D点与B点关于AC边对称。现将另外一根通电导体棒垂直于纸面放在O点时,其受到的安培力的大小为F。若将该导体棒垂直于纸面放到D点,电流大小和方向与在O点时一致,则此时该导体棒受到的安培力(  )

A.方向与在O点受到的安培力方向相同

B.方向与在O点受到的安培力方向垂直

C.大小为F

D.大小为2F

 

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利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域。霍尔元件常用两种半导体材料制成:一类是N型半导体,其载流子是电子,另一类是P型半导体,其载流子称为空穴,相当于带正电的粒子。把某种材料制成的长方体霍尔元件竖直放在匀强磁场中,磁场B的方向垂直于霍尔元件的工作面,当霍尔元件中通有如图所示方向的电流I时,其上、下两表面之间会形成电势差。则下列说法中正确的是(  )

A.若长方体是N型半导体,则上表面电势高于下表面电势

B.若长方体是P型半导体,则上表面电势高于下表面电势

C.在测地球赤道的地磁场强弱时,元件的工作面应与所在位置的水平面平行

D.在测地球两极的地磁场强弱时,元件的工作面应与所在位置的水平面平行

 

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