【題目】(18分)如圖所示,一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距l = 0.5m,左端接有阻值R = 0.3Ω的電阻。一質(zhì)量m = 0.1kg,電阻r = 0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度B = 0.4T。棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始以a = 2m/s2的加速度做勻加速運動,當棒的位移x = 9m時撤去外力,棒繼續(xù)運動一段距離后停下來,已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2 = 2:1。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計,棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求
(1)棒在勻加速運動過程中,通過電阻R的電荷量q;
(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2;
(3)外力做的功WF。
【答案】(1)4.5C (2)1.8J (3)5.4J
【解析】解:(1)設(shè)棒勻加速運動的時間為Δt,回路的磁通量變化量為:ΔΦ=BLx,
由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路中的平均感應(yīng)電動勢為:E =
由閉合電路歐姆定律得,回路中的平均電流為:I =
通過電阻R的電荷量為:q = IΔt
聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)解得:q =4.5C
(2)設(shè)撤去外力時棒的速度為v,棒做勻加速運動過程中,由運動學公式得:
設(shè)撤去外力后的運動過程中安培力做功為W,由動能定理得:
W = 0-mv2
撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱:Q2 = -W
聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)解得:Q2 =1.8J
(3)由題意各,撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2 =2:1
可得:Q1 =3.6J
在棒運動的整個過程中,由功能關(guān)系可得:WF = Q1 + Q2
聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)解得:WF =5.4J
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【題目】兩木塊自左向右運動,現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光,記錄下木塊每次曝光時的位置,如圖所示,連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的,由圖可知( )
A. 上木塊做加速運動,下木塊做勻速運動
B. 在時刻t2以及時刻t5木塊速度相同
C. 在時刻t2以及時刻t5間,上木塊的平均速度與下木塊速度相同
D. 在時刻t3和時刻t4間某瞬時兩木塊速度相同
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【題目】如圖所示,將電磁打點計時器固定在鐵架臺上,使質(zhì)量m=50g的重錘帶動紙帶由靜止開始自由下落,利用此裝置可以測量重力加速度.
以下是該同學的實驗操作和計算過程,請完成以下內(nèi)容:
(1)以下操作正確的是:
A.在進行實驗時,應(yīng)先釋放紙帶,再打開電源
B.打點計時器應(yīng)接在220V的交流檔上
C.釋放紙帶時,應(yīng)將重錘的一端盡量靠近打點計時器,以便打出更多的點進行研究
D.實驗中,應(yīng)該讓紙帶保持豎直狀態(tài),以減小實驗過程中的誤差
(2)取下紙帶,取其中的一段標出計數(shù)點如圖所示,測出計數(shù)點間的距離分別為x1=2.60cm,x2=4.14cm,x3=5.69cm,x4=7.22cm,x5=8.75cm,x6=10.29cm.已知打點計時器的頻率為f=50Hz,則重錘運動的加速度計算式為a= 代入數(shù)據(jù),可得加速度a= m/s2(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
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【題目】氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B來驗證動量守恒定律,實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計),采用的實驗步驟如下:
a.用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB;
b.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平狀態(tài);
c.在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧,用電動卡鎖鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上;
d.用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1;
e.按下電鈕放開卡鎖,同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作.當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時,記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.
(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_______________________________
(2)利用上述測量的物理量,驗證動量守恒定律的表達式是_________________.
(3)利用上述物理量寫出被壓縮彈簧的彈性勢能大小的表達式為______________.
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【題目】如圖所示,勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場垂直。已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab="1.0" m、bc="0.5" m,電阻r=2Ω。磁感應(yīng)強度B在0 ~1 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T。在1~5 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到-0.2T,取垂直紙面向里為磁場的正方向。求:
(1)0.5s 時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向;
(2)在1~5s內(nèi)通過線圈的電荷量q;
(3)在0~5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。
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【題目】如圖甲所示,質(zhì)量m=1 kg、初速度= 6 m/s的物塊受水平向左的恒力F作用,在粗糙的水平地面上從O點開始向右運動,O點為坐標原點,整個運動過程中物塊速率的二次 方隨位置坐標變化的關(guān)系圖象如圖乙所示,g取10 m/s2,下列說法中不正確的是( )
A. t=2 s時物塊速度為零
B. t=3 s時物塊回到O點
C. 恒力F大小為2 N
D. 物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1
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【題目】下列說法中正確的是_______
A.知道阿伏伽德羅常數(shù),氣體的摩爾質(zhì)量和密度,可以估算出該氣體中分子間的平均距離
B.硬幣可以浮在平靜的水面上是因為液體表面存在張力
C.大氣中PM2.5顆粒的運動是分子的熱運動
D.在溫度一定時,對某種氣體,處于一定速率范圍內(nèi)的分子數(shù)所占百分比是不確定的
E.當兩個分子間的距離為(平衡位置)時,分子間作用力為零,分子勢能最小
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【題目】著名物理學家、諾貝爾獎獲得者費恩曼曾講過這樣一則笑話:一位女士由于駕車超速而被警察攔住,警察走過來對她說:“太太,您剛才的車速是90公里每小時!”這位女士反駁說:“不可能的!我才開了7分鐘,還不到一個小時,怎么可能走了90公里呢?”“太太,我的意思是:如果您繼續(xù)像剛才那樣開車,在下一個小時里您將駛過90公里.”“這也是不可能的,我只要再行駛15公里就到家了,根本不需要再開過90公里的路程!對話中所談的內(nèi)容反映出這位太太沒有認清的科學概念是
A. 瞬時速度
B. 平均速度
C. 位移
D. 路程
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【題目】如圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量分別為mA和mB,且mA>mB,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),滑輪的質(zhì)量和一切摩擦均不計,如果繩一端由P點緩慢地向右移動到Q點,整個系統(tǒng)重新平衡后,物體A的高度和兩滑輪間繩與水平方向的夾角θ如何變化( )
A. 物體A的高度升高,θ角變小
B. 物體A的高度降低,θ角不變
C. 物體A的高度升高,θ角不變
D. 物體A的高度降低,θ角變大
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