【题目】如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1.0m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.20kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8.0W,求该速度的大小;
(3)在上问中,若R=2.0Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小和方向.(g=10m/s2 , sin37°=0.60,cos37°=0.80)
【答案】
(1)解:金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma ①
由①式解得a=10×(O.6﹣0.25×0.8)m/s2=4m/s2 ②
故金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小为4m/s2.
答:金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小为4m/s2;
(2)解:设金属棒运动达到稳定时,速度为v,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡
mgsinθ一μmgcosθ一F=0 ③
此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率:P=Fv ④
由③、④两式解得 ⑤
故当金属棒下滑速度达到稳定时,棒的速度大小为10m/s.
答:当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8.0W,该速度的大小为10m/s;
(3)解:设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B ⑥
P=I2R ⑦
由⑥、⑦两式解得: ⑧
磁场方向垂直导轨平面向上.
故磁感应强度的大小为0.4T,方向垂直导轨平面向上.
答:在上问中,若R=2.0Ω,金属棒中的电流方向由a到b,磁感应强度的大小为0.4T;方向垂直于斜面向上.
【解析】(1)开始下滑时,速度为零,无感应电流产生,因此不受安培力,故根据牛顿第二定律可直接求解结果.(2)金属棒下滑速度达到稳定时,金属棒所受合外力为零,根据平衡条件求出安培力,然后根据公式P=Fv求解.(3)结合第(2)问求出回路中的感应电流,然后根据电功率的公式求解.
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【题目】如图所示,两对金属板A、B和C、D分别竖直和水平放置,A、B接在电路中,C、D板间电压为U,A板上O处发出的电子经加速后,水平射入C、D板间,电子最终都能打在光屏M上,关于电子的运动,下列说法正确的是:( )
A. S闭合,只向右移动滑片P,P越靠近b端,电子打在M上的位置越高
B. S闭合,只改变A、B板间的距离,改变前后,电子由A至B经历的时间相同
C. S闭合,只改变A、B板间的距离,改变前后,电子到达M前瞬间的动能相同
D. S闭合后再断开,只向左平移B,B越靠近A板,电子打在M上的位置越高
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【题目】如图为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象。根据图象判断,错误的结论是( )
A. 弹簧的劲度系数为1 N/m
B. 弹簧的劲度系数为100 N/m
C. 弹簧的原长为6 cm
D. 弹簧伸长0.02 m时,弹力的大小为2 N
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【题目】如图甲所示,真空中水平放置的相距为d的平行金属板板长为L,两板上加有恒定电压后,板间可视为匀强电场.在t=0时,将图乙中所示的交变电压加在两板上,这时恰有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从两板正中间以速度v0水平飞入电场.若此粒子离开电场时恰能以平行于两板的速度飞出(粒子重力不计).求:
(1)两板上所加交变电压的频率应满足的条件.
(2)该交变电压U0的取值范围.
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【题目】在上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色.如图所示,在竖直放置的穹形光滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物G.现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高).则绳中拉力大小变化的情况是( )
A.先变小后变大
B.先变小后不变
C.先变大后不变
D.先变大后变小
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【题目】由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内,一质量为m的小球,从距离水平地面为H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上,下列说法正确的是
A. 小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
B. 小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
C. 小球能从细管A端水平抛出的条件是
D. 小球能从细管A端水平抛出的最小高度
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【题目】如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34ev,那么对氢原子在能量跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )
A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应
B.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能放出3种不同频率的光
C.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
D.用能量为10.3eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
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【题目】如图所示,一辆质量mA=3kg的小车静止在光滑的水平面上,小车上有一质量mB=1kg的光滑小球,将一轻质弹簧压缩并锁定,此时弹簧的弹性势能为Ep=6J,小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住,小球到小车右壁的距离L=1.2m.求:
(1)小球脱离弹簧时小球和小车各自的速度;
(2)整个过程中,小车移动的距离(只要写出结果)
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【题目】如图所示,质量为M倾角为θ=30°的斜面体放在水平地面上,质量为m的物体A放在斜面上时,恰能匀速下滑。现用细线系住物体A,并平行于斜面向上绕过光滑的定滑轮,另一端系住质量也为m的物体B,并让物体B以一定的初速度向下运动,在物体A、B运动过程中斜面体保持静止不动,下列叙述中正确的是( )
A. 物体A加速向上运动
B. 物体B处于超重状态
C. 地面对斜面体的摩擦力向左
D. 地面对斜面体没有摩擦力作用
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