【題目】如圖所示,導(dǎo)體棒a兩端系有兩根足夠長的、質(zhì)量和電阻可忽略的柔軟導(dǎo)線,導(dǎo)線通過絕緣水平桌面上的輕質(zhì)小滑輪,穿過立柱P、Q底部的小孔,固定于桌面上的M、N兩點(diǎn)。導(dǎo)體棒b置于立柱P、Q左側(cè),放置在導(dǎo)線上,與兩導(dǎo)線接觸良好。兩導(dǎo)體棒與桌邊緣平行,整個裝置處于水平向右、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。已知兩根棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,長度均為L,棒b與導(dǎo)線間的動摩擦因數(shù)為μ(μ<1),其余各處均光滑,重力加速度為g,F(xiàn)同時松開M、N兩點(diǎn),棒a由靜止開始向下運(yùn)動。
(1)求棒a向下運(yùn)動速度為v時,棒b中感應(yīng)電流的大小及方向;
(2)求棒a向下運(yùn)動速度為v時,棒b所受安培力大小和摩擦力大。
(3)求棒a在下落過程中的最大速度vm;
(4)若將桌面以上空間的磁場方向改為水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小保持不變,桌面以下空間的磁場維持原狀,求立柱P、Q對棒b的彈力大小范圍。
【答案】(1) 方向由P指向Q (2) (3) (4)
【解析】
(1)當(dāng)金屬棒a以速度v向下運(yùn)動時,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢:
通過b棒的感應(yīng)電流:
方向由P指向Q 。
(2)金屬棒b所受安培力:
金屬棒b受力分析如圖(a)
b棒處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:FN=mg+Fb,
又Ff=μFN
金屬棒b所受摩擦力:
Ff=μFN=μ(mg+);
(3)金屬棒a和兩根金屬線沿運(yùn)動方向受力如圖(b),Fa為金屬棒a所受安培力,Ff'為b棒對金屬線的摩擦力。
由牛頓第三定律可知:
Ff'=Ff=μ(mg+),
,
a棒向下加速運(yùn)動,由牛頓第二定律得:
即:
mg--μ(mg+)=ma,
金屬棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)加速度為零時速度達(dá)到最大值vm,因此:
mg--μ(mg+)=0,
解得:
;
(4)桌面及其以上空間的勻強(qiáng)磁場,改為水平向左后,b棒受力如圖(c),a棒和兩根金屬線沿運(yùn)動方向受力如圖(d)。
金屬棒b:FN1=mg-Fb 、T=Ff1
a棒向下運(yùn)動時,立柱P、Q對棒的彈力 :
T =Ff1=μFN1=μ(mg-),
當(dāng)開始運(yùn)動時,彈力T有最大值Tmax趨向于μmg
a棒向下加速運(yùn)動,由牛頓第二定律得:
即:
mg--μ(mg-)=ma,
金屬棒a做加速度逐漸減少的加速運(yùn)動。當(dāng)加速度為零時速度達(dá)到最大值時,彈力T有最小值。即
mg--μ(mg-)=0 ,
解得:
或 μ=1(舍去)
代入得彈力T最小值:Tmin= 0
因此立柱P、Q對金屬棒b的彈力大小范圍是(0,μmg)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,一質(zhì)量為1 kg的物體在拉力F的作用下由靜止開始豎直向上做加速直線運(yùn)動,其運(yùn)動時的圖象如圖乙所示,巳知重力加速度g=10m/s2,空氣阻力忽略不計,下列說法正確的是
A.在t = 4s時,物體的速度為6m/s
B.在t = 4s時,物體克服重力做功的功率為20 W
C.在0~4s時間內(nèi),拉力F的沖量為46 N s
D.在0~4 s時間內(nèi),拉力F對物體做的功為18J
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成,面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分,汽缸上部通過細(xì)管與裝有某種液體的容器相連,細(xì)管上有一閥門K.開始時,K關(guān)閉,汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0.現(xiàn)將K打開,容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸,當(dāng)流入的液體體積為時,將K關(guān)閉,活塞平衡時其下方氣體的體積減小了.不計活塞的質(zhì)量和體積,外界溫度保持不變,重力加速度大小為g.求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】現(xiàn)將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)如圖連接.在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動變阻器的滑片P向右加速滑動時,電流計指針向右偏轉(zhuǎn).由此可以推斷( 。
A.因?yàn)榫圈A、線圈B的繞線方向未知,故無法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向
B.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān),電流計指針向右偏轉(zhuǎn)
C.滑動變阻器的滑片P勻速向右滑動,電流計指針靜止在中央
D.線圈A向上移動,電流計指針向左偏轉(zhuǎn)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,在一端封閉、長約1m的玻璃管內(nèi)注滿清水,水中放一個蠟燭做的蠟塊,將玻璃管的開口端用膠塞塞緊.然后將這個玻璃管倒罩,在蠟塊沿玻璃管上升的同時,將玻璃管水平向右移動.假設(shè)從某時刻開始計時,蠟塊在玻璃管內(nèi)每1s上升的距離都是10cm,玻璃管向右勻加速平移,每1s通過的水平位移依次是2.5cm、7.5cm、12.5cm、17.5cm.圖乙中,y表示蠟塊豎直方向的位移,x表示蠟塊隨玻璃管通過的水平位移,t=0時蠟塊位于坐標(biāo)原點(diǎn).
(1)請在圖乙中描繪出蠟塊4s內(nèi)的軌跡.
(2)求出玻璃管向右平移的加速度a.
(3)求t=3s時蠟塊的速度大小及方向.
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【題目】下列說法正確的是
A.根據(jù)公式B=可得,磁場中某點(diǎn)的磁感強(qiáng)度B跟F、I、L都有關(guān)
B.電流在磁場中某點(diǎn)不受磁場力作用,則該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度一定為零
C.由E=可知,電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)檢驗(yàn)電荷所受的電場力成正比
D.由E=可知,電場中某點(diǎn)電荷所受的電場力大小與該點(diǎn)場強(qiáng)的大小成正比
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,電路中定值電阻阻值大于電內(nèi)阻阻值。將滑動變阻器滑片向下滑動,理想電壓表、、示數(shù)變化量的絕對值分別為、、,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為,則( 。
A.A的示數(shù)減小
B.大于
C.與的比值等于
D.電的輸出功率一定增大
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【題目】如圖所示,在固定的足夠長的光滑水平桿上,套有一個質(zhì)量為m=0.5kg的光滑金屬圓環(huán),輕繩一端拴在環(huán)上,另一端系著一個質(zhì)量為M=1.98kg的木塊,現(xiàn)有一質(zhì)量為m0=20g的子彈以v0=100m/s的水平速度射入木塊并留在木塊中(不計空氣阻力和子彈與木塊作用的時間,g=10m/s2),求:
(1)圓環(huán)、木塊和子彈這個系統(tǒng)損失的機(jī)械能;
(2)木塊所能達(dá)到的最大高度。
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【題目】如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy,在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場,方向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場,方向垂直于xOy平面向里,正三角形邊長為L,且ab邊與y軸平行。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,從y軸上的P(0,h)點(diǎn),以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場,通過電場后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,又經(jīng)過磁場從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限,且速度與y軸負(fù)方向成45°角,不計粒子所受的重力。求:
(1)電場強(qiáng)度E的大小;
(2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時速度的大小和方向;
(3)abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值。
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