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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。导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻导轨上停放一质量、电阻的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,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)试证明金属杆做匀加速直线运动,并计算加速度的大小;

2)求第2s末外力F的瞬时功率;

3)如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功,求金属杆上产生的焦耳热。


 

 

(1)见解析;(2)0.35W;(3)0.05J 【解析】 (1) 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,电阻R两端的电压 由图乙可得 U=kt,k=0.1V/s 解得 因为速度与时间成正比,所以金属杆做匀加速运动,加速度 (2) 在2s末,速度 v2=at=2m/s 此时通过金属杆的电流 金属杆受安培力 F安=BIL=0.075N 设2s末外力大小为F2,由牛顿第二定律: F2-F安=ma 故4s末时外力F的瞬时功率P=F2v2,解得: P=0.35W (3) 在2s末,杆的动能 由能量守恒定律,回路产生的焦耳热: Q=W-Ek=0.35-0.2 J =0.15J 又故在金属杆上产生的焦耳热 Qr=0.05J  
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考点分析:
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小明同学利用电磁打点计时器与带滑轮的长木板依次完成:实验a:“探究小车速度随时间变化的规律”,实验b:“探究加速度与力、质量的关系”,实验c:“探究恒定拉力做功与物体速度变化的关系”。

(1)上述3个实验共同需要的器材是___

(2)上述3个实验共同必要的操作是___

A.本板都要倾斜放置以平衡小车摩擦力

B.小车初始位置都需要靠近打点计时器

C.牵引小车的细线都需要平行长木板

D.单引细线的重物质量都要远小于小车质量

(3)实验b中得到一条纸带如图甲所示,计数点12345之间距离已标注在纸带上。已知打点计时器的打点频率为50Hz,则打计数点4时小车的速度大小____m/s,小车运动的加速度大小___(结果均保留两位有效数字);

(4)实验c中小车得到的速度平方与运动位移的关系图像如图乙所示,若图线斜率为k,小车质量为M,重力加速度为g,则牵引细线的重物质量_____

 

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⑴某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值,他们先用多用电表进行粗测,测量出Rx的阻值约为18Ω左右.为了进一步精确测量该电阻,实验台上有以下器材:

A.电流表(量程15mA,内阻未知)

B.电流表(量程0.6A,内阻未知)

C.电阻箱(0~99.99Ω)

D.电阻箱(0~999.9Ω)

E.电源(电动势约3V,内阻约1Ω)

F.单刀单掷开关2只

G.导线若干

甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材,按照如下步骤完成实验:

a.先将电阻箱阻值调到最大,闭合S1,断开S2,调节电阻箱阻值,使电阻箱有合适的阻值R1,此时电流表指针有较大的偏转且示数为I;

b.保持开关S1闭合,再闭合开关S2,调节电阻箱的阻值为R2,使电流表的示数仍为I.

①根据实验步骤和实验器材规格可知,电流表应选择_______,电阻箱应选择_______  (选填器材前的字母)

②根据实验步骤可知,待测电阻Rx=  ____________________(用步骤中所测得的物理量表示).

⑵同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻.若已知所选电流表的内阻RA=2.0Ω,闭合开关S2,调节电阻箱R,读出多组电阻值R和电流I的数据;由实验数据绘出的-R图象如图乙所示,由此可求得电源电动势E=________ V,内阻r= ____ Ω.(计算结果保留两位有效数字)

 

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如图所示,粗细均匀的光滑直杆竖直固定,轻弹簧一端连接于竖直墙上,另一端连接于套在杆上的小球上,小球处于静止状态。现用平行于杆向上的力拉球,使小球沿杄缓慢向上移动,当弹簧水平时恰好处于原长,则从小球开始向上运动直到弹簧水平的过程中,下列说法正确的是(  )

A.拉力越来越大 B.拉力先减小后增大

C.杆对球的作用力一直减小 D.杆对球的作用力先增大后减小

 

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如图所示,一带电小球悬挂在平行板电容器内部,闭合电键S,电容器充电后,细线与竖直方向夹角为α,则下列说法正确的是(      )

A.保持电键S闭合,使两极板稍靠近一些,α将增大

B.保持电键S闭合,将滑动变阻器滑片向右移动,α将不变

C.断开电键S,使两极板稍靠近一些,α将减小

D.断开电键S,若将细线烧断,小球将做曲线运动

 

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如图所示,在平行有界匀强磁场的正上方有一等边闭合的三角形导体框,磁场的宽度大于三角形的高度,导体框由静止释放,穿过该磁场区城,在下落过程中BC边始终与匀强磁场的边界平行,不计空气阻力,则下列说法正确的是(  )

A.导体框进入磁场过程中感应电流为顺时针方向

B.导体框进、出磁场过程,通过导体框横截而的电荷量大小相同

C.导体框进入磁场的过程中可能做先加速后匀速的直线运动

D.导体框出磁场的过程中可能做先加速后减速的直线运动

 

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