【题目】如图所示,、
、
、
为四条平行金属轨道,都处在水平面内,
、
间距2L,
、
间距L,磁感应强度B的有界匀强磁场垂直于纸面向里,边界与轨道垂直。ab、cd两段轨道在磁场区域正中间,到磁场左右边界距离均为s,轨道电阻不计且光滑,在
之间接一阻值R的定值电阻.现用水平向右的力拉着质量为m、长为2L的规则均匀金属杆从磁场左侧某处由静止开始向右运动,金属杆的电阻与其长度成正比,金属杆与轨道接触良好,运动过程中不转动,忽略与ab、cd重合的短暂时间内速度的变化.
(1)证明:若拉力为恒力,无论金属杆的内阻r为多少,都不能使金属杆保持匀速通过整个磁场.
(2)若金属杆内阻,使金属杆进入磁场后做匀加速直线运动,当金属杆到达磁场右边界时,整个回路通过的电量为多少?
(3)若金属杆内阻,通过改变拉力的大小,使金属杆从磁场左侧某处从静止开始出发,保持匀加速运动到达磁场右边界。已知金属杆即将到达ab、cd位置时拉力的大小
,已在图中标出,试定性画出拉力大小随时间的变化关系图。(不需要标关键点的具体坐标,但图象应体现各段过程的差异。)
【答案】(1)见解析(2) (3)
【解析】
(1)当金属杆在ab、cd左侧时,安培力:
当金属杆在ab、cd右侧时,安培力:
若拉力为恒力且始终匀速经过,则有
得
无解。(或得到,则拉力不可能为恒力)故若拉力为恒力,无论金属杆的内阻r为多少,都不能使金属杆保持匀速通过整个磁场。
(2)穿越过程产生的平均感应电动势和平均电流分别为
通过截面电量
在ab、cd左侧时
在ab、cd右侧时
所以总电量
(3)在磁场外拉力恒定,保持匀加速,在ab、cd左侧时,满足:
故有:
在ab、cd右侧时,满足
故有:
比较两个表达式可以知道,进入ab、cd右侧后,直线斜率将减小,又因为在ab、cd左侧运动时间大于在ab、cd右侧运动时间,所以出磁场瞬间肯定比
小,故拉力大小随时间的变化关系图如下图所示:
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,导热性能极好的汽缸,高为l,开口向上固定在水平面上,距缸底0.8l处有两个支架,汽缸中有横截面积为S、质量为的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,初始状态外界温度为T0、缸体内气体和大气压均为p0,大气压强保持不变,汽缸和活塞的厚度均可忽略不计,重力加速度为g,缓慢加热气体使活塞缓慢上升到缸口,整个过程中气体吸收的热量为Q,求:
(1)温度多高时活塞对支架压力恰好为零;
(2)温度多高时活塞上升到汽缸顶部;
(3)整个过程中气体内能的增加量
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】用半径均为r的小球1和小球2做碰撞验证动量守恒定律,实验装置如图所示,斜槽与水平槽圆滑连接。安装固定好实验装置,竖直挡板上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,用夹子固定住,小球圆心与O点位置等高。接下来的实验步骤如下:
步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由_____(“静止”或“一定初速度”)滚下,并落在竖直挡板上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置P;
步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞。重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置N、M;
步骤3:用毫米刻度尺测得O点与M、P、N三点的竖直方向的距离分别为h1、h2、h3。
(1)设球1和球2的质量m1、m2,则关于步骤2中的说法,正确的是_____
A.球1、球2的落点分别是N、M
B.球1、球2的落点分别是M、N
C.如果两球质量相等,则球2的落点介于ON之间
D.球1的质量应该大于球2的质量
(2)当所测物理量满足表达式_____(可以用(2)问中物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,A、B分别是甲、乙两球从同一地点沿同一直线运动的vt图象,根据图象可以判断出( )
A.在t=4 s时,甲球的加速度大于乙球的加速度
B.在t=4.4s时,两球相距最远
C.在t=6 s时,甲球的速率小于乙球的速率
D.在t=8 s时,两球相遇
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图a.所示,其中R1为定值电阻,R为滑动变阻器。
(1)下列关于图a.电路的说法中正确的有_____
A.甲为电压传感器,R的作用是保护电路
B.甲为电压传感器,R1的作用是保护电路
C.乙为电压传感器,R的作用是保护电路
D.乙为电压传感器,R1的作用是保护电路
(2)实验测得电池①的路端电压U与电流I的拟合曲线如图b.中①图线所示,由此得到电池①的电源电动势E1=_______V,内阻r1=______Ω;
(3)改用电池②,重复上述实验方法,得到图b.中的图线②。用阻值相同的两个定值电阻分别与电池①及电池②连接,两电池的输出功率相等,则这两个定值电阻的阻值为________Ω,电池①和电池②的效率η1______η2(选填“>”“=”或“<”)。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】某物体做匀变速直线运动,初速度为6m/s,经过2s后,速度大小仍为6m/s,方向与初速度方向相反,则在这2s内,该物体( )
A.加速度为 0;平均速度为6m/s
B.加速度大小为6m/s2 ,与初速度同向;平均速度为 0
C.加速度大小为6m/s2 ,与初速度反向;平均速度为 0
D.加速度大小为6m/s2 ,平均速度为6 m/s,二者都与初速度反向
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】t= 0时,将小球b从地面以一定的初速度竖直上抛,t = 0.3s时,将小球a从地面上方某 处静止释放,最终两球同时落地。a、b在0~0.6s内的vt图像如图所示。不计空气阻力,重力加速度取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.小球b抛出时的速率为6m/s
B.小球a释放的高度为0.45m
C.t= 0.6s时,a、b之间的高度差为 2.25m
D.从t=0.3s时刻开始到落地,a相对b做匀速直线运动
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,AOB为扇形玻璃砖,一细光束照射到AO面上的C点,入射光线与AO面的夹角为,折射光线平行于BO边,圆弧的半径为R,C点到BO面的距离为
,AD⊥BO,∠DAO=
,光在空气中的传播速度为c,求:
①玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上射出时的折射角;
②光在玻璃砖中传播的时间.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,物体A.B的质量分别为mA=10 kg.mB=20 kg,A与B.B与水平桌面间的动摩擦因数都等于0.3,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当用水平力F=80 N向右拉轻滑轮时,B对A的摩擦力和桌面对B的摩擦力为多大?(g取 10 m/s2)
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com