(19分)如圖(甲)所示,兩足夠長的平行光滑的金屬導軌MN,PQ相距為L=1m,導軌平面與水平面夾角α=37°,導軌電阻不計.磁感應強度為B1=2T的勻強磁場垂直于導軌平面向上,長為L=1m的金屬桿ab垂直于MN,PQ放置在導軌上,且始終與導軌接觸良好,金屬桿的質(zhì)量為m1=2kg、電阻為R1=3Ω.兩金屬導軌的上端連接右側(cè)電路,電路中通過導線接一對水平放置的平行金屬板,兩板間距離和板長均為d=1m,定值電阻為R2=1Ω.現(xiàn)閉合開關S并將金屬桿由靜止釋放,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求金屬桿沿導軌下滑的最大速率vm;
(2)當金屬桿穩(wěn)定下滑時,在水平放置的平行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強磁場B2=3T,在下板的右端C點且非?拷掳宓奈恢糜幸毁|(zhì)量為m2=6×10-5kg、帶電量為q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入磁場,該液滴可視為質(zhì)點,要使帶電液滴能從金屬板間射出,則初速度v滿足什么條件?
(3)若帶電液滴射入的速度恰好使液滴從D點飛出,液滴從C點射入時,再從該磁場區(qū)域加一個如圖(乙)所示的變化磁場(正方向與B2方向相同,不考慮磁場變化所產(chǎn)生的電場),求該帶電液滴從C點射入到運動到D點所經(jīng)歷的時間t.
(1)12 m/s (2)或 (3)
【解析】
試題分析:(1)當金屬桿勻速下滑時速度最大,設最大速度為vm,達到最大時則有
…………(2分)
………(1分) …………(1分)
所以 解得最大速度 …………(1分)
(2)金屬桿穩(wěn)定下滑時,E=BLv=24V,兩板間電壓U=IR2=6V....... (1分)
因為液滴在兩板間有 所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運動………(1分)
當液滴恰從上板左端邊緣射出時: r1=1m
所以 …………(2分)
當液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時: 所以 …………(2分)
初速度v應滿足的條件是:或 …………(1分)
(3)當速度v=2.5m/s時,液滴從D點飛出,在磁場B2中運動周期 (1分)
液滴在磁場中運動第一次遇到外加磁場前的過程中軌跡對應的圓心角 ………(1分)
施加附加磁場后,液滴在磁場中做的圓周運動半徑將變小,周期T2為
…………(1分)
即離子剛好能運動一個完整的圓周,接下來在B2磁場中繼續(xù)偏轉(zhuǎn)
對照外加磁場的規(guī)律可知,每隔液滴在周期性外加磁場時,離子可做3次完整的勻速圓周運動,最后還經(jīng)過D點離開磁場,如圖所示.離子從C點射入磁場到D點的總時間t為
…………(3分)
解得 …………(1分)
考點:本題考查電磁感應、帶電粒子在磁場中的運動
科目:高中物理 來源:2013-2014學年內(nèi)蒙古巴彥淖爾市高三第六次模擬物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如圖所示,物塊A、B疊放在粗糙的水平桌面上,水平外力F作用在A上,使A、B一起沿水平桌面向右加速運動。設A、B之間的摩擦力為f1,B與水平桌面間的摩擦力為f2。在始終保持A、B相對靜止的情況下,逐漸增大F則摩擦力f1和f2的大小
A. f1不變、f2變大 B. f1變大、f2不變
C. f1和f2都變大 D. f1和f2都不變
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科目:高中物理 來源:2013-2014天津市六校高三上學期期中聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:選擇題
將小球a從地面以某一初速度豎直上拋的同時,將另一相同質(zhì)量的小球b從a球正上方距地面h處由靜止釋放,兩球恰在 處相遇(不計空氣阻力).則以下說法正確的是( )
A.a物體的初速度為
B.a、b兩球從開始到相遇的過程中,平均速度大小相等
C.兩球同時落地
D.相遇時兩球速度大小相等
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科目:高中物理 來源:2013-2014天津市七校高三4月聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:計算題
(16分) 一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面上,其截面如圖所示。圖中ab為粗糙的水平面,長度為L;bc為一光滑斜面,斜面和水平面通過與θ和bc均相切的長度可忽略的光滑圓弧連接,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點向左運動,在斜面上上升的最大高度為h,返回后在到達a點前與物體P相對靜止。重力加速度為g。求:
(1)木塊在ab段受到的摩擦力f;
(2)木塊最后距a點的距離s。
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科目:高中物理 來源:2013-2014天津市七校高三4月聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:選擇題
某人造地球衛(wèi)星因受高空稀薄空氣的阻力作用,繞地球運轉(zhuǎn)的軌道會慢慢改變.每次測量中衛(wèi)星的運動可近似看作圓周運動,某次測量衛(wèi)星的軌道半徑為r1,后來變?yōu)?/span>r2,以Ek1、Ek2表示衛(wèi)星在這兩個軌道上的動能,T1、T2表示衛(wèi)星在這兩個軌道上繞地運動的周期,則( 。
A.Ek2<Ek1、T2<T1 B.Ek2<Ek1、T2>T1
C.Ek2>Ek1、T2<T1 D.Ek2>Ek1、T2>T1
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科目:高中物理 來源:2013-2014四川省達州市高三第二次診斷性檢測物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如右圖所示,一光滑絕緣水平木板(木板足夠長)固定在水平向左、電場強度為E的勻強電場中,一電量為q(帶正電)的物體在水平恒力F作用下從A點由靜止開始向右加速運動,經(jīng)一段時間t撤去這個力,又經(jīng)時間2t物體返回A點,則( )
A.這一過程中帶電物塊的電勢能先增加后減小,其變化量為0
B.水平恒力與電場力的比為9:5
C.水平恒力與電場力的比為7:3
D.物塊先向右加速到最右端,然后向左加速返回到A點
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科目:高中物理 來源:2013-2014四川省資陽市高一上學期期末質(zhì)量檢測物理試卷(解析版) 題型:計算題
(12分)如圖所示,傾角θ=30°的光滑斜面的下端與水平地面平滑連接(可認為物體在連接處速率不變)。一個質(zhì)量為m的小物體(可視為質(zhì)點),從距地面h=3.2m高處由靜止沿斜面下滑。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物體沿斜面下滑的加速度a的大小;
(2)物體下滑到達斜面底端A時速度vA的大;
(3)物體在水平地面上滑行的時間t。
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科目:高中物理 來源:2013-2014四川省高三4月月考物理試卷(解析版) 題型:計算題
(12分)如圖所示,傾角θ=30°的光滑斜面的下端與水平地面平滑連接(可認為物體在連接處速率不變)。一個質(zhì)量為m的小物體(可視為質(zhì)點),從距地面h=3.2m高處由靜止沿斜面下滑。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物體沿斜面下滑的加速度a的大小;
(2)物體下滑到達斜面底端A時速度vA的大。
(3)物體在水平地面上滑行的時間t。
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科目:高中物理 來源:2013-2014四川省成都市五校高一下學期期中聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:計算題
如圖所示,豎直平面內(nèi)的3/4圓弧形不光滑管道半徑R=0.8m,A端與圓心O等高,AD為水平面,B點為管道的最高點且在O的正上方。一小球質(zhì)量m=0.5kg,在A點正上方高h=2.0m處的P點由靜止釋放,自由下落至A點進入管道并通過B點,過B點時小球的速度vB為4m/s ,小球最后落到AD面上的C點處。不計空氣阻力。g=10m/s2。求:
(1)小球過A點時的速度vA 是多大?
(2)小球過B點時對管壁的壓力為多大,方向如何?
(3)落點C到A點的距離為多少?
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