【题目】如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面的夹角θ=30°,导轨电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上.长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m,电阻为R.两金属导轨的上端连接一个灯泡,灯泡的电阻也为R.现闭合开关S,给金属棒施加一个方向垂直于棒且平行于导轨平面向上、大小为F=2mg的恒力,使金属棒由静止开始运动,当金属棒达到最大速度时,灯泡恰能达到它的额定功率.重力加速度为g.
(1)求金属棒能达到的最大速度vm的大小及灯泡的额定功率PL;
(2)若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始上滑2s的过程中,金属棒上产生的热量Q1.
(3)金属棒从静止上滑距离2s后,将拉力F变为F =mg/2,求金属棒将继续上滑多远速度减为0.
【答案】(1)金属棒能达到的最大速度 ,灯泡的额定功率
;(2)金属棒上产生的热量
;(3)金属棒将继续上滑
。
【解析】(1)金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时,金属棒达到最大速度,此后开始做匀速直线运动.设最大速度为vm,则速度达到最大时有:
E=BLvm
I=
F=BIL+mgsinθ
解得:vm=
根据电功率表达式:PL=I2R
解得:
(2)设整个电路放出的电热为Q,由能量守恒定律有:
F2s=Q+mgsinθ2s+mvm2
解得:Q=3mgs
根据串联电路特点,可知金属棒上产生的电热Q1=Q/2
解得:
(3)F′=mg/2= mgsinθ,故金属棒所受合力等于安培力。
由动量定理知:-BILΔt=0-m vm,
而IΔt=q,
则
联立求得:
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【题目】图甲是测量圆盘转动角速度的实验装置。水平放置的圆盘绕通过圆心的竖直轴匀速转动,圆盘转动时其边缘上固定的挡光片从光电门的狭缝中经过时,光电数字计时器可显示出光线被遮住的时间。图乙是用螺旋测微器测得挡光片的宽度,读数为_________mm;图丙是用游标卡尺测得圆盘的直径,读数为_____cm;若光电数字计时器显示的时间为50.0ms,则圆盘匀速转动的角速度为_______rad/s(保留两位有效数字)。
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【题目】关于涡流,下列说法中正确是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
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【题目】如图所示的电路中,三个灯泡L1,L2,L3的电阻关系为 R1 <R2 <R3,电感L的电阻可忽略,D为理想二极管。电键K从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是:
A.L1逐渐变暗,L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗
B.L1逐渐变暗, L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗
C.L2立即熄灭,L1、L3均逐渐变暗
D.L1 , L2, L3均先变亮,然后逐渐变暗
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【题目】如图所示,质量M=8 kg小车放在光滑的水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8 N.当小车向右运动的速度达到v0=3 m/s时,在小车右端轻放一质量m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,物块始终不离开小车.g取10 m/s2.求:小车至少多长?
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【题目】如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流大小I=1 A,方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动.
(1)整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中。设t=0时,B=0,则需要多长时间,斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)
(2)整个装置放在竖直平面内的匀强磁场中,若斜面对导线的支持力为零,求磁感应强度的最小值及其方向?
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【题目】为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,如图所示,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,上下底面是金属板.当金属板连接到高压电源正负两极时,在两金属板间产生匀强电场.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,颗粒带负电,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力.下列说法正确的是( )
A. 烟尘颗粒向下运动
B. 两金属板间电场方向向上
C. 烟尘颗粒电荷量可能是电子电量的1.5倍
D. 烟尘颗粒在运动过程中是匀变速运动
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【题目】如图甲所示,在光滑水平面上,静止一质量M的长木板,质量为m小滑块(可视为质点)放在长木板上.长木板受到水平拉力F与加速度的关系如图乙所示,重力加速度大小g取10m/s2,下列说法正确的是
A. 长木板的质量M=1kg
B. 小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.5
C. 当F=6.5N时,长木板的加速度大小为2.5m/s2
D. 当F增大时,小滑块的加速度一定增大
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【题目】“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。
(1)本实验中,除铁架台、夹子、交流电源、纸带和重物外,还需选用的仪器是_____
A. 秒表 B.刻度尺 C.天平 D.打点计时器
(2)在验证机械能守恒定律的实验中,下列物理量中需要直接测量的有____
A. 重物的质量 B. 重力加速度
C. 重物下落的高度 D.与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
(3)在验证机械能守恒定律的实验中,得到一条纸带如图2所示,图中O点为打点计时器打下的第一点,可以看做重物运动的起点,若重物的质量为1kg,己知相邻两点时间间隔为0.02s,图中长度单位是cm,g取9.8m/s2,则打点计时器打下B点时,重物的速度VB=_____m/s.从起点O到打下B点的过程中,重物动能的增加量△Ek=____J,重力势能的减小量△EP=____J,经过计算发现动能的增加量略小于重力势能的减少量,这是因为____.(以上计算结果均保留两位有效数字)
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