(18分)如圖所示,兩根相同的平行金屬直軌道豎直放置,上端用導(dǎo)線接一定值電阻,下端固定在水平絕緣底座上。底座中央固定一根彈簧,金屬直桿ab通過(guò)金屬滑環(huán)套在軌道上。在MNPQ之間分布著垂直軌道面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)用力壓桿使彈簧處于壓縮狀態(tài),撤力后桿被彈起,脫離彈簧后進(jìn)入磁場(chǎng),穿過(guò)PQ后繼續(xù)上升,然后再返回磁場(chǎng),并能從邊界MN穿出,此后不再進(jìn)入磁場(chǎng)。桿ab與軌道的摩擦力大小恒等于桿重力的倍。已知桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí),剛穿過(guò)PQ時(shí)的速度是剛穿過(guò)MN時(shí)速度的一半,桿從PQ上升的最大高度(未超過(guò)軌道上端)是磁場(chǎng)高度的n倍;桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí),一進(jìn)入磁場(chǎng)立即做勻速直線運(yùn)動(dòng)。除定值電阻外不計(jì)其它一切電阻,已知重力加速度為g。求:

(1)桿向上穿過(guò)PQ時(shí)的速度與返回PQ時(shí)的速度大小之比v1:v2

(2)桿向上運(yùn)動(dòng)剛進(jìn)入MN時(shí)的加速度大小a;

(3)桿向上、向下兩次穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電熱之比Q1:Q2。

 

 

(1);(2);(3)

【解析】

試題分析:(1)設(shè)桿從PQ上升的最大高度為h,上升過(guò)程中的加速度大小為

,; (1分)

下降過(guò)程中的加速度大小

,; (1分)

。 (2分)

(2)設(shè)桿質(zhì)量為m,長(zhǎng)度為l,定值電阻阻值為R。

桿剛進(jìn)入MN時(shí)的速度為v0,切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),回路中的電流

ab桿受到的安培力大小為,方向豎直向下。 (1分)

桿剛進(jìn)入MN時(shí),由牛頓第二定律,

。 (1分)

由題意,桿下落進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng),速度為v2,切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),

此時(shí)回路中的電流,ab桿受到的安培力大小為, (1分)

這一過(guò)程中桿受力平衡,即,可得。 (1分)

由(1)問(wèn),且,可得

①③ ④,可得, (2分)

代入中,可得。 (2分)

(3)設(shè)磁場(chǎng)高度為d,向上穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理

(1分)

桿過(guò)PQ后繼續(xù)上升了nd,這一過(guò)程由動(dòng)能定理

(1分)

得,。 (1分)

桿下落過(guò)程中,。 (1分)

。 (2分)

考點(diǎn):本題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、安培力、電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)能定理。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖所示,質(zhì)量為m的小物體靜止在半徑為R的半球體上,小物體與半球體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,小物體與球心連線與水平地面的夾角為θ,則下列說(shuō)法正確的是

A.小物體對(duì)半球體的壓力大小為

B.小物體對(duì)半球體的壓力大小為

C.小物體所受摩擦力大小為

D.小物體所受摩擦力大小為

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2013-2014四川省成都市五校高二下學(xué)期期中聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖5所示,一電子以初速度v沿金屬板平行方向飛入MN極板間,若突然發(fā)現(xiàn)電子向M板偏轉(zhuǎn),則可能是().

A.電鍵S閉合瞬間

B.電鍵S由閉合到斷開(kāi)瞬間

C.電鍵S是閉合的,變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)

D.電鍵S是閉合的,變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2013-2014四川省成都市五校高一下學(xué)期期中聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,某輕桿一端固定一質(zhì)量為m的小球,以另一端O為圓心,使小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法中正確的是( )

A.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),桿所受的彈力不可以為零

B.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),最小速度為

C.小球過(guò)最低點(diǎn)時(shí),桿對(duì)球的作用力不一定與小球所受重力方向相反

D.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí),桿對(duì)球的作用力可以與球所受重力方向相反,此時(shí)重力一定大于或等于桿對(duì)球的作用力

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2013-2014吉林長(zhǎng)春市高三下學(xué)期第三次模擬考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題

)(5分)下列說(shuō)法正確的是

A.普朗克曾經(jīng)大膽假設(shè):振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子

B.德布羅意提出:實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,而且粒子的能量ε和動(dòng)量p跟它對(duì)所應(yīng)的波的頻率γ和波長(zhǎng)λ之間,遵從關(guān)系

C.光的干涉現(xiàn)象中,干涉亮條紋部分是光子到達(dá)幾率大的地方

D.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,因此,光子散射后波長(zhǎng)變短

E.將放射性元素?fù)诫s到其它穩(wěn)定元素中,并降低其溫度,它的半衰期將發(fā)生變化

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2013-2014吉林長(zhǎng)春市高三下學(xué)期第三次模擬考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題

在傾角為的固定光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧相連接的物塊A、B,它們的質(zhì)量分別為m1、m2,彈簧勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用一平行于斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊B剛要離開(kāi)擋板C時(shí),物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為d,速度為v,則

A.物塊B的質(zhì)量滿(mǎn)足m2gsinθ=kd

B.此時(shí)物塊A的加速度為

C.此時(shí)拉力做功的瞬時(shí)功率為Fvsinθ

D.此過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能變化了

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2012-2013學(xué)年內(nèi)蒙古高三適應(yīng)性考試㈠物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

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子彈穿出木塊后,木塊的速度大小;

子彈穿透木塊的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試物理(海南卷解析版) 題型:簡(jiǎn)答題

(12分)(2011?海南)(1)一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形圖如圖所示.介質(zhì)中x=2m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=10sin(5πt)cm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波,下列說(shuō)法正確的是 (填入正確選項(xiàng)前的字母.選對(duì)1個(gè)給2分,選對(duì)2個(gè)給4分;選錯(cuò)1個(gè)扣2分,最低得0分).

A.周期為4.0s B.振幅為20cm

C.傳播方向沿x軸正向 D.傳播速度為10m/s

(2)一賽艇停在平靜的水面上,賽艇前端有一標(biāo)記P離水面的高度為h1=0.6m,尾部下端Q略高于水面;賽艇正前方離賽艇前端s1=0.8m處有一浮標(biāo),示意如圖.一潛水員在浮標(biāo)前方s2=3.0m處下潛到深度為h2=4.0m時(shí),看到標(biāo)記剛好被浮標(biāo)擋住,此處看不到船尾端Q;繼續(xù)下潛h=4.0m,恰好能看見(jiàn)Q.求

( i)水的折射率n;

( ii)賽艇的長(zhǎng)度l.(可用根式表示)

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2016屆高一物理每課一練:運(yùn)動(dòng)的合成與分解(解析版) 題型:計(jì)算題

如圖所示,有一條渡船正在渡河,河寬為300 m,渡船在靜水中的速度是v13 m/s,水的流速是v21 m/s,求下列條件渡船過(guò)河的時(shí)間.

(1)以最短的時(shí)間過(guò)河;

(2)以最短的位移過(guò)河.

 

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