【題目】如圖所示,間距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面夾角α=30°,下端N、Q間連接一阻值為R的電阻.導(dǎo)軌上有一個正方形區(qū)間abcd,cd以下存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場.長度為L、電阻為r的金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好且垂直導(dǎo)軌放置,當(dāng)金屬棒從ab位置由靜止釋放的同時,對金屬棒施加一個平行導(dǎo)軌向下的恒力F,F(xiàn)的大小是金屬棒重力的 ,金屬棒通過cd時恰好做勻速運(yùn)動,若此時突然只將力F的方向反向,力F的大小不變,經(jīng)過一段時間后金屬棒靜止,已知重力加速度為g,不計金屬導(dǎo)軌的電阻,求:
(1)金屬棒的質(zhì)量;
(2)整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)金屬棒通過cd后向下運(yùn)動的最大距離.
【答案】
(1)
解:在磁場外運(yùn)動過程: ,
剛進(jìn)入磁場時: ,
聯(lián)立可以得到:
(2)
解:從金屬棒進(jìn)入磁場到最終靜止過程中:
, , ,
聯(lián)立可以得到:
(3)
解:拉力反向后導(dǎo)體棒所受合力等于安培力,則:
取極短時間△t內(nèi),△x=v△t,
代入并化簡得到:
設(shè)金屬棒離開cd后向下運(yùn)動的最大距離為x,則由累積法可以知道:
整理可以得到:x=2L
【解析】(1)由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求出金屬棒剛進(jìn)入磁場時的速度,剛進(jìn)入磁場由平衡條件可求質(zhì)量;(2)由能量關(guān)系可求整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.(3)力F反向后,金屬棒所受的合力等于安培力,根據(jù)牛頓第二定律列式,由累積法求出向下運(yùn)動的最大距離;
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了動能定理的綜合應(yīng)用和焦耳定律的相關(guān)知識點(diǎn),需要掌握應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài),沒有守恒條件的限制,也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時間的動力學(xué)問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能守恒定律簡捷;焦耳定律:Q=I2Rt,式中Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,單位是J.焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的才能正確解答此題.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示是一透明的圓柱體的橫截面,半徑R=2cm,折射率n= .真空中一束光線沿平行于直徑AB的方向從D點(diǎn)射入透明體,折射光線恰好通過B點(diǎn).真空中光速c=3.0×108m/s,求:
①光在透明體中的傳播速度v.
②入射點(diǎn)D與AB間的距離d.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,寬度為L=0.20 m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上,導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.9 Ω的電阻.導(dǎo)軌cd段右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T.一根質(zhì)量m=10 g,電阻r=0.1 Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好.現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細(xì)線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連,將重物從圖示位置由靜止釋放.當(dāng)導(dǎo)體棒ab到達(dá)cd時,鉤碼距地面的高度h=0.3 m.已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場時恰做v=10 m/s的勻速直線運(yùn)動,導(dǎo)軌電阻可忽略不計,取g=10 m/s2.求:
(1)導(dǎo)體棒ab在磁場中勻速運(yùn)動時,閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小;
(2)掛在細(xì)線上的鉤碼的質(zhì)量大;
(3)導(dǎo)體棒ab在磁場中運(yùn)動的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“嫦娥五號”探測器由軌道器.返回器.著陸器等多個部分組成.探測器預(yù)計在2017年由“長征五號”運(yùn)載火箭在中國文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,自動完成月面樣品采集,并從月球起飛,返回地球.若已知月球半徑為R,“嫦娥五號”在距月球表面高度為R的圓軌道上飛行,周期為T,萬有引力常量為G,下列說法正確的是( )
A.月球質(zhì)量為
B.月球表面重力加速度為
C.月球密度為
D.月球第一宇宙速度為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,摩托車做騰躍特技表演,以1.0m/s的初速度沿曲面沖上高0.8m、頂部水平的高臺,若摩托車沖上高臺的過程中始終以額定功率1.8kW行駛,經(jīng)過1.2s到達(dá)頂部平臺,接著離開平臺,落至地面時,恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑.A、B為圓弧兩端點(diǎn),其連線水平.已知圓弧半徑為R=1.0m,人和車的總質(zhì)量為180kg,特技表演的全過程中,阻力做功忽略不計.(計算中取g=10m/s2 , sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)人和車到達(dá)頂部平臺時的速度v.
(2)從平臺飛出到A點(diǎn),人和車運(yùn)動的水平距離s.
(3)圓弧對應(yīng)圓心角θ.
(4)人和車運(yùn)動到圓弧軌道最低點(diǎn)O時對軌道的壓力.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在用重錘下落來驗(yàn)證機(jī)械能守恒時,某同學(xué)按照正確的操作選的紙帶如圖所示.其中O是起始點(diǎn),A、B、C、D、E是打點(diǎn)計時器連續(xù)打下的5個點(diǎn),打點(diǎn)頻率為50Hz,該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離,并記錄在圖中(單位:cm)
(1)這五個數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是(選填“A”“B”“C”“D”或“E”)點(diǎn)讀數(shù).
(2)該同學(xué)用重錘在OC段的運(yùn)動來驗(yàn)證機(jī)械能守恒,OC距離用h來表示,他用vC= 計算與C點(diǎn)對應(yīng)的重錘的瞬時速度,得到動能的增加量,這種做法(選填“對”或“不對”).
(3)若O點(diǎn)到某計數(shù)點(diǎn)的距離用h表示,重力加速度為g,該點(diǎn)對應(yīng)重錘的瞬時速度為v,則實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的等式為 .
(4)若重錘質(zhì)量m=2.00×10﹣1 kg,重力加速度g=9.8m/s2 , 由圖中給出的數(shù)據(jù),可得出從O點(diǎn)到打下D點(diǎn),重錘重力勢能的減少量為 J,動能的增加量為 J(均保留三位有效數(shù)字),本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是 .
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【題目】如圖所示,閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在勻強(qiáng)磁場中,將它從勻強(qiáng)磁場中勻速拉出,以下各種說法中正確的是( )
A.向左拉出和向右拉出時,環(huán)中感應(yīng)電流方向相反
B.向左或向右拉出時,環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時針方向
C.向左或向右拉出時,環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時針方向
D.將圓環(huán)拉出磁場過程中,環(huán)全部處在磁場中運(yùn)動時,也有感應(yīng)電流產(chǎn)生
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】木星是太陽系中最大的行星,它有眾多衛(wèi)星.觀察測出:木星繞太陽做圓周運(yùn)動的半徑為r1、周期為T1;木星的某一衛(wèi)星繞木星做圓周運(yùn)動的半徑為r2、周期為T2 . 已知萬有引力常量為G,則根據(jù)題中給定條件,下列說法正確的是( )
A.不能求出木星的質(zhì)量
B.能求出太陽與木星間的萬有引力
C.能求出木星與衛(wèi)星間的萬有引力
D.可以斷定 =
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【題目】現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),當(dāng)要求熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時,系統(tǒng)報警.提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過IC時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9Ω),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干.
在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),已知U約為18V,IC約為10mA;流過報警器的電流超過20mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,在60℃時阻值為650.0Ω.
(1)在答題卡上完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.
(2)在電路中應(yīng)選用滑動變阻器(填“R1”或“R2”).
(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng):
①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一定的阻值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,這一阻值為Ω;滑動變阻器的滑片應(yīng)置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是 .
②將開關(guān)向(填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至 .
③保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用.
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