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【题目】如下图所示,两平行光滑金属导轨间距,导轨平面与水平面的夹角,上端接有的电阻;导轨内上部有方向垂直轨道面向上、面积的有界均匀磁场,磁感应强度B大小随时间t变化,关系为,且为常量);下部区域ABCD内有大小的匀强磁场,磁场方向垂直轨道面向下,AB、CD与导轨垂直,距离d=1.04m。现将金属棒MN置于两磁场之间的无磁场区域,并与导轨垂直;在t=0时由静止释放金属棒,金属棒以的加速度匀加速通过ABCD区域。已知金属棒质量,且运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,除R外所有电阻均忽略不计,。求

(1)金属棒在ABCD区域中运动时电流大小及方向;

(2)k值及金属棒从静止到通过ABCD区域所用的时间。

【答案】(1)0.6A(2)1.2s

【解析】(1)在磁场中运动时,因为,可知安培力必沿轨道面向上,故金属棒中电流由M到N

令金属棒中电流大小为,则

解得:

(2)令金属棒运动时间后进入磁场区域

进入磁场前加速度

刚进入磁场时的速度为为:

当金属棒在磁场中运动的时间为t时,金属棒、电阻、导轨组成的回路磁通量为:

由题意及(1)问可知,回路中的感应动势恒定不变,故磁通量一定随时间均匀变化

所以有,解得:

考虑到回路中的感应电势大小及感应电流的方向,由法拉第电磁感应定律:

,其中,代数据解得:

金属棒在磁场中的运动时间:

解得:

金属棒从静止开始到通过磁场区域所用的时间:

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,在x轴上方存在垂直xOy平面向外的匀强磁场,坐标原点O处有一粒子源,可向x轴和x轴上方的各个方向不断地发射速度大小均为v、质量为m、带电量为+q的同种带电粒子。在x轴上距离原点x0处垂直于x轴放置一个长度为x0、厚度不计、能接收带电粒子的薄金属板P(粒子一旦打在金属板P上,其速度立即变为零)。现在观察到沿x轴负方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端,且速度方向与y轴平行。不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力。求:

(1)磁感应强度B的大小;

(2)被薄金属板接收的粒子在磁场运动的最短时间与最长时间;

(3)若在y轴上另放置一个能接收带电粒子的挡板,使薄金属板P右侧不能接收到带电粒子,求挡板的最小长度。

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【题目】某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的运动,实验中使用的电磁打点计时器的打点周期为T,他的实验步骤如下:

①按图甲安装好实验器材;

②让拖着纸带的小车沿平板斜面开始向下运动,接通电源,重复几次;

③选出一条点迹比较清晰的纸带,舍去开始比较密集的点迹,从便于测量的点开始,每两个打点间隔取一个计数点,如图乙中0126点所示;

④测量相邻两个计数点之间的距离,分别记作s1s2s3s6

⑤通过测量和计算,判断出小车沿平板斜面做匀变速直线运动。

1)在上面甲图中,图中明显存在的问题是_____________________;电源应该接________电源(选填直流或交流);实验操作过程中明显的错误是__________________

2)若实验装置安装和操作过程完全正确,利用该同学测量的数据可以得到小车的加速度,计算加速度得到的表达式是a_________________

3)若该同学在实验中用量角器还测出了平板斜面的倾角α,且已知当地的重力加速度为g,则在以下物理量中,还能计算出________(填字母序号)。

A.小车的质量 B.小车与平板斜面之间的动摩擦因数μ

C.小车到达斜面底端时的动能 D.小车滑下过程中损失的机械能

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【题目】某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系除小灯泡外可用的器材如下:

A.电源(电动势3V,内阻为1.5Ω)

B.电压表(0~3V,内阻约为10kΩ)

C.电流表(0~0.6A,内阻约为5Ω)

D.滑动变阻器(0~50Ω,额定电流0.4A)

E.滑动变阻器(0~10Ω,额定电流1.0A)

F.电键S,导线若干

(1).实验中移动滑动变阻器滑片,得到了小灯泡的U-I图象如图甲所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而__________(增大”、“减小不变”);实验时应选用的滑动变阻器为__________。(填器材前的字母序号)

(2).根据图甲,将图乙实验电路中缺少的导线补全__________(其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压)。

(3).若某次连接时AB间的导线误接在AC之间合上电键任意滑动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中小灯泡可能获得的最小功率是__________W。(本问中电压表和电流表均视为理想电表,结果保留2位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,斜面固定,平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧一端连接物块A,另一端固定,最初A静止。在A上施加与斜面成30°角的恒力F,A仍静止,下列说法正确的是(

A. A对斜面的压力一定变小

B. A对斜面的压力可能不变

C. A对斜面的摩擦力一定变大

D. A对斜面的摩擦力可能变为零

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【题目】如图所示,水平面上A、B两物块的接触面水平,二者叠放在一起在作用于B上的水平恒定拉力F的作用下沿地面向右做匀速运动,某时刻撤去力F后,二者仍不发生相对滑动,关于撤去F前后下列说法正确的是

A. 撤去F之前A受3个力作用

B. 撤去F之前B受到4个力作用

C. 撤去F前后,A的受力情况不变

D. A、B间的动摩擦因数不小于B与地面间的动摩擦因数

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【题目】如图所示,滑块AB的质量均为m,A套在固定倾斜直杆上,倾斜杆与水平面成45°,B套在固定水平的直杆上,两杆分离不接触,两直杆间的距离忽略不计且足够长,AB通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与平面成30°)连接,AB从静止释放,B开始沿水平面向右运动,不计一切摩擦,滑块AB视为质点,在运动的过程中,下列说法中正确的是

A. AB组成的系统机械能守恒

B. A到达与B同一水平面时,A的速度为

C. B滑块到达最右端时,A的速度为

D. B滑块最大速度为

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【题目】如图所示,质量为m、电阻为R的单匝矩形线框置于光滑水平面上,线框边长ab=L、ad=2L.虚线MN过ad、bc边中点.一根能承受最大拉力F0的细线沿水平方向拴住ab边中点O.从某时刻起,在MN右侧加一方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小按B=kt的规律均匀变化.一段时间后,细线被拉断,线框向左运动,ab边穿出磁场时的速度为v. 求:

(1)细线断裂前线框中的电功率P;

(2)细线断裂后瞬间线框的加速度大小a及线框离开磁场的过程中安培力所做的功W;

(3)线框穿出磁场过程中通过导线截面的电量 q.

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【题目】某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与物体质量、物体受力的关系。

(1)下列实验操作中,正确的是_________(填选项前面的字母).

A.牵引小车的细绳必须与长木板保持平行

B.实验中必须保证砝码桶的总质量远远小于小车的质量

C.将长木板没有滑轮的一端垫高,挂上砝码桶,直到小车能沿着木板匀速下滑

D.改变小车的质量时,需要重新平衡摩擦力,才能进行实验

(2)按照正确的操作步骤,打出了一条纸带。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起,每五个点取一个计数点,测出相邻计数点之间的距离,如图乙所示。此时小车的加速度a=_________m/s2(结果保留两位有效数字)。

(3)某同学将装置放在水平桌面上,在没有平衡摩擦力的情况下,改变小车的质量,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图丙所示的AB两条直线。若两次实验中小车的质量分别为mAmB,由图可知,mA____mB(选填“>”“<”“=”)。

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