【題目】如圖所示,足夠長的U形導體框架的寬度L=0.5 m,電阻可忽略不計,其所在平面與水平面成θ=37°。有一磁感應強度B=0.8 T的勻強磁場,方向垂直于導體框平面。一根質量m=0.4 kg、電阻R=1 Ω的導體棒MN垂直跨放在U形框架上,某時刻起將導體棒由靜止釋放。已知導體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)
求:
(1)導體棒剛開始下滑時的加速度大;
(2)導體棒運動過程中的最大速度;
(3)從導體棒開始下滑到速度剛達到最大時的過程中,通過導體棒橫截面的電荷量Q=4 C,求導體棒在此過程中消耗的電能。
【答案】(1)2m/s2;(5)5m/s;(3)3J
【解析】
(1)導體棒剛開始下滑時,其受力情況如圖甲,根據牛頓第二定律有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma①
解得a=2m/s2②
(2)當導體棒勻速下滑時具有最大速度v,其受力情況如圖乙,則在平行斜面方向上有:
mgsinθ-μmgcosθ-F=0③
安培力:F=BIL④
回路中電流:⑤
MN棒中產生的電動勢E=BLv⑥
由以上各式得:⑦
代入數(shù)值得v=5m/s⑧
(3)通過導體棒橫截面的電荷量: ⑨
⑩
設導體棒下滑速度剛好為v時的位移為x,則ΔΦ=BxL⑾
全程對棒由動能定理:(12)
其中W安為克服安培力做的功。
由功能關系,克服安培力做的功等于導體棒在此過程中消耗的電能,即
QR=W=3J(13)
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【題目】如圖所示,六根原長均為l的輕質細彈簧兩兩相連,在同一平面內六個大小相等、互成60°的恒定拉力F作用下,形成一個穩(wěn)定的正六邊形。已知正六邊形外接圓的半徑為R,每根彈簧的勁度系數(shù)均為k,彈簧在彈性限度內,則F的大小為( )
A. (R-l) B. k(R-l) C. k (R-2l) D. 2k (R-l)
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【題目】如圖所示是一火警報警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器,電流表A為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,顯示器A的電流I、報警器兩端a、b的電壓U的變化情況是 ( )
A. I變小,U變小 B. I變小,U變大
C. I變大,U變小 D. I變大,U變大
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【題目】如圖所示,某透明介質的截面為直角三角形ABC,其中∠A=30°,AC邊長為L,一束單色光從AC面上距A為L/3的D點垂直AC面射入,恰好在AB面上發(fā)生全反射.已知光速為c,求:
(1)該介質的折射率;
(2)該光束從射入該介質到第一次穿出經歷的時間t.
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【題目】如圖所示,物體A置于靜止在光滑水平面上的平板小車B的左端,物體在A的上方O點用細線懸掛一小球C(可視為質點),線長L=0.8m.現(xiàn)將小球C拉至水平無初速度釋放,并在最低點與物體A發(fā)生水平正碰,碰撞后小球C反彈的速度為2m/s.已知A、B、C的質量分別為mA=4kg、mB=8kg和mC=1kg,A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,A、C碰撞時間極短,且只碰一次,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求小球C與物體A碰撞前瞬間受到細線的拉力大;
(2)求A、C碰撞后瞬間A的速度大;
(3)若物體A未從小車B上掉落,小車B的最小長度為多少?
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【題目】如圖,平行板電容器AB兩極板水平放置,已知A板和電源正極相連,且E1>E2,當單刀雙擲開關接1時,電源電動勢為E1,一帶正電粒子沿AB中心水平線射入,打在B極板上的N點,不計粒子重力.回答下列問題(選填“N點”“N點的左側”“N的右側”)
(1)斷開開關并將A板左移一段距離,其他條件不變,則粒子打在___________;
(2)斷開開關并將A板上移一段距離,其他條件不變,則粒子打在___________;
(3)將單刀雙擲開關接2,電動勢為E2,其他條件不變,則粒子打在___________;
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【題目】有關磁場,下列說法正確的是
A. 磁場只存在于磁鐵周圍
B. 磁場中的任意一條磁感應線都是從N極出發(fā)終止于S極
C. 磁感應強度是描述磁場強弱的物理量,是矢量
D. 在磁場中運動的電荷一定受磁場力作用
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【題目】如圖所示,裝置由一理想彈簧發(fā)射器及兩個軌道組成.其中軌道Ⅰ由光滑軌道AB與粗糙直軌道BC平滑連接,高度差分別是h1=0.2m、h2=0.10m,BC水平距離L=1.00m.軌道Ⅱ由AE、螺旋圓形EFG和GB三段光滑軌道平滑連接而成,且A點與F點等高.當彈簧壓縮量為d時,恰能使質量m=0.05kg的滑塊沿軌道Ⅰ上升到B點;當彈簧壓縮量為2d時,恰能使滑塊沿軌道Ⅰ上升到C點.(已知彈簧彈性勢能與壓縮量的平方成正比,取g=10m/s2)
(1)當彈簧壓縮量為d時,求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大。
(2)求滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù);
(3)當彈簧壓縮量為d時,若沿軌道Ⅱ運動,滑塊能上升到B點,則圓軌道EFG的半徑需滿足什么條件?
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【題目】一長輕質薄硬紙片置于光滑水平地面上,其上放質量均為1kg的A、B兩物塊,A、B與薄硬紙片之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.3,μ2=0.2,水平恒力F作用在A物塊上,如圖所示.已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2.下列說法正確的是( )
A. 若F=1.5N,則A物塊所受摩擦力大小為1.5N
B. 無論力F多大,A與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動
C. 無論力F多大,B與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動
D. 若F=8N,則B物塊的加速度為4.0m/s2
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