【题目】如图所示,间距L=1m的足够长的光滑平行金属导轨(电阻不计)与水平面成θ=30°角放置,导轨上端连有阻值R=2Ω的电阻和理想电流表,磁感应强度为B=1T的匀强磁场垂直导轨平面。现有质量m=1kg、长度略大于L的金属棒,以初速度v0=10m/s从导轨上某一位置PP′开始沿导轨向上滑行,金属棒垂直导轨且与导轨接触良好,金属棒在导轨间的电阻r=2Ω,与此同时对金属棒施加一个平行于导轨平面向上且垂直于棒的外力F,以保证金属棒匀减速上滑,已知棒向上运动的过程中,电阻R上的电压均匀变化(每1s内变化2V),g取10m/s2。求:
(1)电流表读数的最大值
(2)棒的加速度和外力F的最大值;
(3)棒向上运动的最大距离和该过程中电阻R上通过的电量。
【答案】(1)2.5A;(2)4m/s2;11.5N;(3)12.5m; 3.125C。
【解析】
(1)金属棒速度最大时,感应电动势E最大,电流I最大,有
Em=BLv0
根据闭合电路的欧姆定律可得
(2)设棒运动速度为v时,棒上感应电动势为E,有
E=BLv
由闭合电路欧姆定律得
E=I(R+r)
设电阻R两端电压为U,由欧姆定律U=IR得
式中R、r、B、L均为定值,故有
则加速度
开始时,速度最大,安培力最大,则外力F最大,根据牛顿第二定律可得
F-BImL-mgsin30°=ma
解得
F=11.5N
(3)由速度位移关系可得:v02=2ax得
根据电荷量的计算公式可得
代入数据解得
q=3.125C
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【题目】如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在B点相切,半圆形轨道的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入轨道的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C(不计空气阻力)。试求:
(1)物体在A点时弹簧的弹性势能;
(2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。
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【题目】某同学推一物块沿水平面做直线运动。设物块在这条直线上运动的速度大小为v,到某参考点的距离为x,物块运动的图像如图所示,图线是一条过原点的倾斜直线。关于该物块的运动,下列说法正确的是
A. 该物块运动到处时的速度大小为
B. 该物块做匀减速直线运动,加速度大小为
C. 该物块处运动到处所用的时间为
D. 该物块从处运动到处所用的时间为3s
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【题目】某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置验证了动能定理,实验时该小组的同学将小车由光电门1的左侧静止释放,通过细绳在砝码的牵引下开始运动,先后经过光电门1、2,并通过计算机记录了挡光时间。经测量可知小车和挡光片的总质量为M,砝码盘及砝码的总质量为m。
根据所学的知识回答下列问题:
(1)摩擦力的影响会对该实验带来一定的误差,为了平衡摩擦力,实验时应________(填“取下”或“挂上”)砝码盘,并适当地垫高长木板的________(填“左”或“右”)端;
(2)在(1)的前提下,为了使细绳的拉力大小近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力,应使小车和挡光片的总质量为M________(填“远大于”“大于”“等于”“小于”或“远小于”)砝码盘及盘中砝码的总质量;
(3)实验小组的同学用游标卡尺对挡光片的宽度进行了测量,读数如图乙所示,则挡光片的宽度d=________cm;
(4)计算机记录小车通过光电门1、2的时间分别为、,且两光电门之间的距离为L,重力加速度用g表示,则验证动能定理的关系式应为________(用以上相关物理量的字母表示)。
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【题目】如图所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( )
A. 若地面光滑,则小车一定受三个力作用
B. 若地面粗糙,小车也可以不受摩擦力作用
C. 若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用
D. 若小车做匀速运动,则小车可能受三个力的作用
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【题目】图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV。当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV时,它的动能应为( )
A.8 eV
B.13 eV
C.20 eV
D.34 eV
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【题目】(1)用多用表测量某元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻档测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择____倍率的电阻档(填“×10”或“×1k”),欧姆调零后再进行测量,多用表的示数如图所示,测量结果为____Ω。
(2)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是____。
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
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【题目】如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈总电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R,当线圈由图示位置转过90°的过程中,下列判断不正确的是( )
A.电压表的读数为
B.通过电阻R的电荷量为
C.电阻R所产生的焦耳热为
D.当线圈由图示位置转过30°时的电流为
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【题目】如图所示,一足够长的光滑斜面,倾角为θ,一弹簧上端固定在斜面的顶端,下端与物体b相连,物体b上表面粗糙,在其上面放一物体a,a、b间的动摩擦因数为μ(μ>tanθ),将物体a、b从O点由静止开始释放,释放时弹簧恰好处于自由伸长状态,当b滑到A点时,a刚好从b上开始滑动;滑到B点时a刚好从b上滑下,b也恰好速度为零,设a、b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列对物体a、b运动情况描述正确的是
A. 从A到B的过程中,a的速度减小,b的加速度增大,速度却减小
B. 经过B点, a掉下后,b开始反向运动,b一定能上滑超过O点
C. 从O到A的过程中,两者一起加速,加速度大小从gsinθ先减小至0后又增大
D. 从O到B的过程中,摩擦力对a的功率先增大后不变
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