【题目】垂直纸面向外的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别向两个方向以v、3v的速度匀速拉出磁场,如图所示,则导体框从两个方向移出磁场的过程中
A.导体框中产生的焦耳热相同
B.导体框中产生的感应电流方向相同
C.通过导体框某一截面的电荷量相同
D.导体框cd边两端电势差的绝对值相同
【答案】BC
【解析】
感应电流大小先由和欧姆定律分析,根据焦耳定律分析产生的热;感应电流方向根据楞次定律判断;由分析通过导体框截面的电量关系,根据欧姆定律和电路的连接关系,分析边两端电势差关系。
A.设磁感应强度为,线框边长为,电阻为,则:
又:
得到,则,当速度为时产生的焦耳热多,故A错误;
B.将导体框从两个方向移出磁场的两个过程中,磁通量均减小,而磁场方向都垂直纸面向外,根据楞次定律判断知,导体框中产生的感应电流方向均沿逆时针方向,故B正确;
C.根据:
可知磁通量的变化量相同,电阻相等,则通过导体框截面的电量相同,故C正确;
D.水平向右拉出时导体框边两端电势差公式为:
水平向上拉出时导体框边两端电势差公式为:
导体框边两端电势差的绝对值不相同,故D错误。
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【题目】如图所示,A、B是两根平行且水平放置的长直导线,通以大小、方向均相同的恒定电流,在A、B连线的垂直平分线上放置一段为L的直导线,A、B、C刚好在正三角形的三个顶点上。现给C通以恒定电流,C受到的安培力大小为F,若不再给A导线通电,则C受到的安培力大小为
A.B.C.D.
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【题目】光滑的长轨道形状如图所示,下部为半圆形,半径为 R=0.3 m,固定在竖直平面内。质量分别为 m、2m的两小环 A、B 用长为的轻杆连接在一起,套在轨道上,A 环距轨道底部高为,现将 A、B 两环从图示位置由静止释放。重力加速度为g,已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)运动过程中 A 环距轨道底部的最大高度;
(2)A环到达轨道底部时,A、B两环速度大小。
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【题目】如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,整个装置处在方向竖直向上的匀强电场中,两个质量均为m、带电量相同的带正电小球a、b,以不同的速度进入管内(小球的直径略小于半圆管的内经,且忽略两小球之间的相互作用),a通过最高点A时,对外管壁的压力大小为3、5mg,b通过最高点A时,对内管壁的压力大小0、25mg,已知两小球所受电场力的大小为重力的一半。
求(1)a、b两球落地点距A点水平距离之比;
(2)a、b两球落地时的动能之比。
【答案】(1)4∶3 (2)8∶3
【解析】
试题分析:(1)以a球为研究对象,设其到达最高点时的速度为,根据向心力公式有:
其中
解得:
以b球为研究对象,设其到达最高点时的速度为vb,根据向心力公式有:
其中
解得:
两小球脱离半圆管后均做平抛运动,根据可得它们的水平位移之比:
(2)两小球做类平抛运动过程中,重力做正功,电场力做负功,根据动能定理有:
对a球:
解得:
对b球:
解得:
则两球落地时的动能之比为:
考点:本题考查静电场、圆周运动和平抛运动,意在考查考生的分析综合能力。
【名师点睛】本题关键是对小球在最高点进行受力分析,然后根据向心力公式和牛顿第二定律求出平抛的初速度,再结合平抛运动规律求解。
【题型】解答题
【结束】
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【题目】如图所示,倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮D,质量均为m=1kg的物体A和B用一劲度系数k=240N/m的轻弹簧连接,物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接,小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆,当整个系统静止时,环C位于Q处,绳与细杆的夹角α=53°,且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度 为d=0.2m,位置R与位置Q关于位置S对称,轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现 让环C从位置R由静止释放,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。
求:(1)小环C的质量 M;
(2)小环C通过位置S时的动能 Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT;
(3)小环C运动到位置Q的速率v.
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【题目】如图所示,在真空区域有半径不等的带电金属球面A和球面C,点O为它们共同的球心.球面A的电势为φA,球面C的电势为φC,仅在两球面之间存在辐向电场,其它空间无电场,球面C的半径为r,与球面C相切于O′点的直线边界线MN的另一侧充满了方向垂直于纸面向内的磁感应强度大小为B0的匀强磁场.一质量为m,电荷量为q的正电粒子甲自O点以大小为v0的初速度向小孔D(小孔尺寸远小于球面半径)发射,先后穿过金属球面上的小孔D、F,从边界线MN上的P点(图中未画出)进入磁场.已知FO′弧的弧度为.
(1)求粒子甲进入磁场时的速度大小,分析计算φA和φC应满足什么关系才能保证粒子甲穿出小孔F.
(2)粒子甲从边界线MN上的P′点(图中未画出)离开磁场,求P点与P′点的间距及粒子甲从P点运动至P′的时间.
(3)另一质量也为m,电荷量也为q的正电粒子乙自O点以大小为v0的初速度向小孔G发射,先后穿过金属球面上的小孔G、H,自边界线MN上Q点(图中未画出)进入磁场,又从Q′点(图中未画出)离开磁场,已知HO′弧的弧度也为.计算P′点与Q′点的间距,并判断当甲、乙两粒子在O点初速度大小增加到2v0,方向不变,再次让两粒子完成上述运动,则它们离开磁场时所在位置的间距将如何变化?
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【题目】现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子(质量为质子的121倍)在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的
A.121倍B.14641倍
C.11倍D.12倍
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【题目】如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置,一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0。现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2。则在此过程中:
(1)气体分子平均动能如何变化?
(2)气体对外界做了多少功?气体内能变化了多少?
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【题目】如图所示,电量为+Q的点电荷甲,固定在绝缘水平面上的O点,另一个电量为-q、质量为m的点电荷乙从A点以初速度v0沿它们的连线向甲滑动,到B点时速度最小且为v.已知静电力常量为k,重力加速度为g,乙与水平面的动摩擦因数为,AB间距离为L,则以下说法不正确的是 ( )
A. OB间距离为
B. 从开始运动到碰到甲之前的瞬间,乙的加速度逐渐减小
C. 从A到B的过程中,电场力对点电荷乙做的功为W=mgL+mv2-
D. 从A到B的过程中,点电荷乙的电势能减少
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【题目】有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。(g取10m/s2)
(1)汽车到达桥顶时速度为5m/s,汽车对桥的压力是多大?
(2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空?
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