【題目】如圖所示,豎直平面內有一半徑為r、電阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán),在M、N處與距離為2r、電阻不計的平行光滑金屬導軌ME、NF相接,E、F之間接有電阻R2,已知R1=12R,R2=4R.在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場Ⅰ和Ⅱ,磁感應強度大小均為B.現(xiàn)有質量為m、電阻不計的導體棒ab,從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落,在下落過程中導體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,設平行導軌足夠長.已知導體棒下落時的速度大小為v1,下落到MN處時的速度大小為v2.
(1)求導體棒ab從A處下落時的加速度大。
(2)若導體棒ab進入磁場Ⅱ后棒中電流大小始終不變,求磁場Ⅰ和Ⅱ之間的距離h和R2上的電功率P2.
(3)若將磁場Ⅱ的CD邊界略微下移,導體棒ab剛進入磁場Ⅱ時的速度大小為v3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運動,加速度大小為a,求所加外力F隨時間變化的關系式.
【答案】(1)(2); (3)。
【解析】試題分析:(1)以導體棒為研究對象,棒在磁場I中切割磁感線,棒中產(chǎn)生感應電動勢,導體棒ab從A下落r/2時,導體棒在重力與安培力作用下做加速運動,由牛頓第二定律,得
式中由各式可得到
(2)當導體棒ab通過磁場II時,若安培力恰好等于重力,棒中電流大小始終不變,即
式中
解得
導體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運動,
有得
此時導體棒重力的功率為
根據(jù)能量守恒定律,此時導體棒重力的功率全部轉化為電路中的電功率,即
所以,
(3)設導體棒ab進入磁場II后經(jīng)過時間t的速度大小為,
此時安培力大小為
由于導體棒ab做勻加速直線運動,
有根據(jù)牛頓第二定律,有
即:
由以上各式解得
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【題目】下列關于速度、速度變化量和加速度的說法中正確的是( )
A. 速度變化量越大,加速度一定越大
B. 速度變化量很小,加速度可能很大
C. 加速度越來越小,速度一定越來越小
D. 速度方向為正,加速度方向可能為負
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【題目】如圖所示,現(xiàn)有毛玻璃屏A,雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件,要把它們放在下圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由左至右,表示各光學元件的字母排列順序應為C、________、A。
(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示。然后同方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)__________mm,求得相鄰亮紋的間距Δx為________mm。
(3)已知雙縫間距d為2.0×10-4m,測得雙縫到屏的距離l為0.700m,由計算公式λ=________,求得所測紅光波長為________mm。
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【題目】發(fā)射地球同步衛(wèi)星時,先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點火,使其沿橢圓軌道2運行,最后再次點火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于P點,軌道2、3相切于Q點如圖所示,則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時,下列說法中正確的是( )
A. 衛(wèi)星在軌道3上的速率小于在軌道1上的速率
B. 衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度
C. 衛(wèi)星在軌道1具有的機械能小于它在軌道2具有的機械能
D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過Q點時的加速度
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【題目】如圖所示,一寬40cm的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里.一邊長為20cm的正方形導線框位于紙面內,以垂直于磁場邊界的恒定速度v=20cm/s通過磁場區(qū)域.在運動過程中,線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行,取它剛進入磁場的時刻t=0,在下圖所示的圖線中,能正確反映感應電流隨時間變化規(guī)律的是( )
A. B.
C. D.
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【題目】如圖所示,物體A和帶負電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接,A、B的質量分別是m和2m,勁度系數(shù)為k的輕質彈簧一端固定在水平面上,另一端與物體A相連,傾角為θ的斜面處于沿斜面向上的勻強電場中,整個系統(tǒng)不計一切摩擦。開始時,物體B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,然后撤去外力F,直到物體B獲得最大速度,且彈簧未超過彈性限度,則在此過程中
A. 撤去外力F的瞬間,物體B的加速度為
B. B的速度最大時,彈簧的伸長量為
C. 物體A的最大速度為
D. 物體A、彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機械能增加量大于物體B電勢能的減少量
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【題目】對靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力,當力剛開始作用的瞬間 ( )
A. 物體立即獲得速度
B. 物體立即獲得加速度
C. 物體同時獲得速度和加速度
D. 由于物體未來得及運動,所以速度和加速度都為零
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【題目】某同學設計了一個如圖甲所示的實驗電路,用以測定電源的電動勢和內阻,使用的實驗器材為:待測一節(jié)干電池、電流表A(量程0.6 A,內阻小于1 Ω)、電流表A1(量程0.6 A,內阻不知)、電阻箱(0~99.99 Ω)、滑動變阻器(0~10 Ω)、單刀雙擲開關、單刀單擲開關各一個及導線若干.考慮到干電池的內阻較小,電流表的內阻不能忽略.
(1)該同學按圖甲連線,閉合開關K,將開關S與C接通,通過調節(jié)滑動變阻器和電阻箱,讀取電流表A的示數(shù)為0.20 A、電流表A1的示數(shù)為0.60 A、電阻箱(如圖乙)的示數(shù)為________ Ω,則電流表A的內阻為________ Ω.
(2)利用圖甲所示電路測定電源的電動勢和內阻的實驗步驟:
①請同學們按圖甲所示電路在圖丙中的實物上完成實驗所需的線路連接;
②斷開開關K,調節(jié)電阻箱R,將開關S接D,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù);
③重復實驗步驟②進行多次測量.
(3)圖丁是由實驗數(shù)據(jù)繪出的-R圖象,由此求出干電池的電動勢E=______V、內阻r=________ Ω.(計算結果保留兩位有效數(shù)字)
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