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(2009?奉贤区一模)如图,光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点和P点间接一个电阻RMP,其阻值为R,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场,磁感强度为B.一质量为m,电阻也为R的导体棒ab,垂直搁在导轨上,开始时在磁场边界OO1左边,与磁场左边界OO1相距d0.现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由静止开始向右运动,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计).求:
(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度;
(2)棒ab通过磁场区的过程中电阻RMP所消耗的电能;
(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况,要求写出F满足的条件.
分析:(1)导体棒进入磁场,切割磁感线产生感应电流,使得导体棒受到安培力作用,导体棒在磁场中做匀速运动时,其所受的外力和安培力平衡,据此可以求出棒的速度.
(2)根据动能定理(或能量守恒定律)可以求出电路中消耗的电能,注意克服安培力所做功等于整个回路中产生的电能.
(3)根据进入磁场时速度的大小,进一步求出刚进入磁场时金属棒所受安培力与力F的关系可判断导体棒的运动情况.
解答:解(1)ab棒离开磁场右边界前做匀速运动,速度为vm,则有:
E=Blv

由闭合电路的欧姆定律得:
I=
E
R+R

对ab棒由受力平衡得:F=BIl
解得      vm=
2FR
B2l2

(2)由能量守恒可得:F(d0+d)-W=
1
2
m
v
2
m

解得:W=F(d0+d)-
2mF2R2
B4l4

RMP所消耗的电能:WR=
1
2
F(d0+d)-
mF2R2
B4l4

(3)设棒刚进入磁场时速度为v
由:F?d0=
1
2
mv2

可得:v=
2Fd0
m

棒在进入磁场前做匀加速直线运动,在磁场中运动可分三种情况讨论:
①若F=
d0B4l4
2mR2
(或
2Fd0
m
=
2FR
B2l2
),则棒做匀速直线运动;
②若F>
d0B4l4
2mR2
(或
2Fd0
m
2FR
B2l2
),则棒先加速后匀速;
③若F<
d0B4l4
2mR2
(或
2Fd0
m
2FR
B2l2
),则棒先减速后匀速.
答:(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度vm=
2FR
B2l2

(2)棒ab通过磁场区的过程中电阻RMP所消耗的电能WR=
1
2
F(d0+d)-
mF2R2
B4l4

(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况,要求写出F满足的条件
棒在进入磁场前做匀加速直线运动,在磁场中运动可分三种情况讨论:
①若F=
d0B4l4
2mR2
(或
2Fd0
m
=
2FR
B2l2
),则棒做匀速直线运动;
②若F>
d0B4l4
2mR2
(或
2Fd0
m
2FR
B2l2
),则棒先加速后匀速;
③若F<
d0B4l4
2mR2
(或
2Fd0
m
2FR
B2l2
),则棒先减速后匀速.
点评:此题考察了导体棒在磁场中运动,在安培力作用下能量的转化问题,和安培力作用下的运动情况.
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(2009?奉贤区一模)质量为2kg的物体,放在动摩擦因数μ=0.1的水平面上,在水平拉力F的作用下,由静止开始运动,拉力做的功W和物体发生的位移S之间的关系如图所示,则此物体在AB段做
匀速
匀速
运动,且整个过程中拉力的平均功率为
6.75
6.75
W.

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(2009?奉贤区一模)(1)在“DIS探究气体的压强和体积关系”的实验中,下列操作错误的是
A.推拉活塞时,动作要慢;
B.推拉活塞时,手不能握住注射器筒;
C.活塞和针筒之间要保持润滑又不漏气;
D.压强传感器与注射器之间的软管脱落后,应立即重新接上,继续实验并记录数据.
(2)对一定质量的气体,在等温条件下得出体积V与压强P的数据如下表:
V(m3 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20
P(×105Pa) 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70
①根据所给数据在坐标纸上画出P-1/V图线,说明可得结论是
图线为一过原点的直线,证明玻意耳定律是正确的
图线为一过原点的直线,证明玻意耳定律是正确的

②由所作图线,求P=8.85×105Pa时该气体体积是
0.17±0.01m3
0.17±0.01m3

③该图线斜率大小和温度的关系是
斜率越大,该气体温度越高
斜率越大,该气体温度越高

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(2009?奉贤区一模)实验研究表明:在弹性限度范围内,弹簧所受弹力的大小与弹簧的形变长度成正比即F=k△x,k为劲度系数,△x为形变量.如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置,其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管子,下部是一个截面积为正方形(边长为L)的容器,其底部与大气相通,该容器左右两壁为导体,其他各面是绝缘的.容器内有一个正方形的金属活塞,其边长也为L,可在金属容器内无摩擦滑动,活塞下方有一轻质弹簧支撑着,已知弹簧的劲度系数为k,(实验中弹簧形变不超过弹性限度),活塞上部充满密度为ρ的绝缘油.容器的左右两壁与一电路连接,当被测磁场的磁感线垂直容器的外表面,闭合电键K后,竖直管中油柱的上表面的高度变化指示被测磁场的强弱.
(1)闭合电键K后,油柱的上表面如何移动?
油柱下移
油柱下移

(2)若电流表的示数为I,油柱上表面变化的高度为x,则磁感应强度B=
kS
L2
-ρgL2(
S
L2
-1)
IL
x
kS
L2
-ρgL2(
S
L2
-1)
IL
x

(3)在磁感应强度B保持不变的情况下,要使油柱的上表面高度变化更明显,可采用什么措施?(请列举两条)
I增大
I增大
S减小
S减小

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(2009?奉贤区一模)质量为100kg的“勇气”号火星车于2004年成功登陆在火星表面.若“勇气”号在离火星表面12m时与降落伞自动脱离,此时“勇气”号的速度为4
10
m/s.被气囊包裹的“勇气”号刚接触到火星表面时速度为16m/s,接着与火星表面碰撞且不反弹,静止在火星表面上,若“勇气”号碰撞火星时间为0.4s.已知火星的半径为地球半径的0.5倍,地球表面的重力加速度为10m/s2.求(不考虑火星表面空气阻力)
(1)火星表面的重力加速度;
(2)“勇气”号与火星碰撞时地面对它的平均作用力F;(假设碰撞中火星车速度均匀变化)
(3)火星质量和地球质量之比.

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(2009?奉贤区一模)如图甲所示,ABCD为一液体槽,AB、CD面为铜板,BC、AD面及底面为绝缘板,槽中盛满导电液体(设该液体导电时不发生电解,看作是一个定值电阻).现用质量不计的细铜丝在下端固定一小铁球构成一单摆,铜丝的上端固定在O点,下端稍穿出铁球,当摆球在液体上方摆动时,细铜丝始终与导电液体接触(铜丝与液体间的阻力忽略不计),过点的竖直线刚好在AD边的垂直平分面上,在铜板AB、CD面上接上图示的电路.用DIS测得该电源路端电压U随外电阻R的变化规律见下表,已知R1=2Ω,R2=10Ω,滑动变阻器R3的总电阻为20Ω.
R(Ω) 2 4 6 8 10 12
U(V) 6 8 9 9.6 10 10.3
将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到电压传感器.若将摆球拉离平衡位置,使其在垂直于、的竖直面内做简谐振动,把滑片P滑至M点,闭合开关S,通过电压传感器,经计算机得到图乙的波形.试求:

(1)该电源的电动势E和内阻r;
(2)单摆的摆长(取π2约等于10);
(3)此导电液体的电阻.

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