【题目】两根相距L=1m的平行金属导轨如图放置,其中一部分水平,连接有一个“6V,3W”的小灯泡,另一部分足够长且与水平面夹角θ=37°,两金属杆ab.cd与导轨垂直并良好接触,分别放于倾斜与水平导轨上并形成闭合回路,两杆与导轨间的动摩擦因数均为μ=0.5,导轨电阻不计.金属杆ab质量m1=1kg,电阻R1=1Ω;cd质量m2=2kg,电阻R2=4Ω.整个装置处于磁感应强度B=2T、方向垂直于倾斜导轨向上的匀强磁场中,ab杆在平行于倾斜导轨向上的恒力F作用下由静止开 始向上运动,当ab杆向上匀速运动时,小灯泡恰好正常发光,整个过程中ab杆均在倾斜导轨上运动,cd 杆始终保持静止(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2 ).求:
(1)ab杆向上匀速运动的速度大小;
(2)ab杆向上匀速运动时,cd杆受到的摩擦力大小;
(3)ab杆从开始运动到速度最大过程中上升的位移x=4m,恒力F作功56焦耳,求此过程中由于电流做功产生的焦耳热.
【答案】(1)ab杆向上匀速运动的速度大小为4m/s.
(2)ab杆向上匀速运动时,cd杆受到的摩擦力大小为2.4N.
(3)此过程小灯泡发光产生的热量为1.5J.
【解析】
试题分析:(1)ab杆向上匀速运动时,小灯泡恰好正常发光,由公式P=UI可求出灯泡的电流,由欧姆定律求出通过cd杆的电流,从而得到通过ab棒的电流,再由平衡条件和安培力公式结合求解ab杆匀速运动的速度大小.
(2)cd杆始终保持静止,受力平衡,求出其所受的安培力,再由平衡条件求解cd杆受到的摩擦力大小.
(3)由ab棒匀速运动,求出F的大小,再由能量守恒求出回路中产生的总焦耳热.
解:(1)ab棒匀速运动时,小灯泡正常发光,则流过灯泡的电流为 I1==A=0.5A
cd杆与灯泡并联,电压相等,则流过cd杆的电流为 I2==A=1.5A
则流过ab杆的总电流为 I=I1+I2=2A
由Blv=U+IR1,得:
ab杆向上匀速运动的速度大小 v=4m/s
(2)cd杆始终保持静止,受力平衡,所受的安培力大小为 F安=BI2l
静摩擦力为 f=F安cos37°
代入解得 f=2.4N
(3)ab杆匀速运动时,F=m1gsin37°+μm1gcos37°+BIl=14N
ab杆运动过程中,系统产生的总热量为 Q,则由能量守恒得:
Fx﹣m1gxsin37°﹣μm1gxcos37°=+Q
解得 Q=8J
根据焦耳定律Q=I2Rt知,ab杆、cd杆和灯泡产生的热量之比为
QR1:QR2:QL=(22×1):(1.52×4):(0.52×12)=4:9:3
故小灯泡发光产生的热量为 QL=Q=1.5J
答:(1)ab杆向上匀速运动的速度大小为4m/s.
(2)ab杆向上匀速运动时,cd杆受到的摩擦力大小为2.4N.
(3)此过程小灯泡发光产生的热量为1.5J.
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,一光滑水平桌面AB与一半径为R的光滑半圆形轨道相切于C点,且两者固定不动.一长为的细绳,一端固定于点,另一端系一个质量为的小球.当小球在竖直方向静止时,球对水平桌面的作用力刚好为零.现将小球提起使细绳处于水平位置时无初速释放.当小球摆至最低点时,细绳恰好被拉断,此时小球恰好与放在桌面上的质量为的小球发生弹性正碰, 将沿半圆形轨道运动.两小球均可视为质点,取.求:
(1)细绳所能承受的最大拉力为多大?
(2) 在半圆形轨道最低点C点的速度为多大?
(3)为了保证在半圆形轨道中运动时不脱离轨道,试讨论半圆形轨道的半径R应该满 足的条件.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】用力将重物竖直提起,先是从静止开始匀加速上升,紧接着匀速上升.如果前后两过程的运动时间相同,不计空气阻力,则( )
A. 加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大
B. 匀速过程中拉力的功比加速过程中拉力的功大
C. 两过程中拉力的功一样大
D. 上述三种情况都有可能
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,三条平行虚线位于纸面内,中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度等大反向.菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直,磁场宽度与对角线AC长均为d,现使线框沿AC方向匀速穿过一磁场,以逆时针方向为感应电流的正方向,则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中,线框中电流i随时间t的变化关系,以下可能正确的是
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】一灵敏电流计,当电流从它的正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转,现把它与一个线圈串联,将磁铁从线圈上方插入或拔出,请完成下列填空
(1)图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为_______(填“偏向正极”或“偏向负极”)
(2)图(b)中磁铁下方的极性是_____(填“N极”或“S极”)
(3)图(c)中磁铁的运动方向是______(填“向上”或“向下”)
(4)图(d)中线圈从上向下看的电流方向是______。(填“顺时针”或“逆时针”)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示,下列说法正确的是
A. A球的初速度越大,走过的水平距离也越大
B. 无论A球的水平速度大小如何,他总是和B球同时落地
C. 用力大小不一样,A球在水平方向上运动的距离就不一样
D. 从这个实验看出,A球在水平方向上的速度和竖直方向上的速度相互影响
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,该电路在测量电源电动势和内阻的同时也能完成对未知电阻Rx的测量。实验室提供的器材如下:
A.待测电阻Rx (约10欧姆)
B.电源(四节干电池)
C.电阻箱(0~99.9欧姆)
D.伏特表V1(量程6V,内阻约8千欧姆)
E.伏特表V2(量程3V,内阻约4千欧姆)
(1)闭合开关,调节电阻箱的阻值,让电压表V2接近满偏,并读出两个电压表的读数。逐渐增加电阻箱的阻值,并分别读出两只电压表读数。则随着电阻箱阻值的增加,电压表V1读数_______,电压表V2读数_______。(填“增加”或“减小”)
(2)如果纵坐标表示两个电压表读数之比,横坐标表示电阻箱的阻值R,实验结果的图像如图一。则待测电阻Rx =________Ω。
(3)如果纵坐标表示某电压表读数U,横坐标表示两个电压表读数之差与电阻箱阻值的比值,实验结果的图像如图二。其中能读出电源电动势和内电阻的是_______(填“Ⅰ图线”或“Ⅱ图线”)。两图线交点的横坐标为____A,纵坐标为_____V(结果均保留两位有效数字)。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】汽车由静止开始在平直的公路上行驶,0~50s内汽车的加速度随时间变化的图线如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 汽车行驶的最大速度为20m/s
B. 汽车在40~50s内的速度方向和0~10s内的速度方向相反
C. 汽车在50s末的速度为零
D. 在0~50s内汽车行驶的总位移为900m
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】在验证机械能守恒定律实验时:
(1)关于本实验的叙述中,正确的有_____________
A.打点计时器安装时要使两限位孔位于同一竖直线上并安装稳定,以减少纸带下落过程中的阻力
B.必须用天平测出重锤的质量
C.实验时要先闭合打点计时器的电源开关,再释放重锤
D.打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
E.验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面
(2)电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上,下图为实验中打出的一条纸带,从起始点O开始,将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D……,
如果已知重锤的质量为1. 0 kg,电火花计时器打E点时,重锤的动能为_______J(保留到小数点后两位)。
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