【题目】如图所示,在倾角θ=30°,相距L=1m的光滑轨道上端连有一电阻R=9Ω,整个轨道处于垂直轨道方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中,现在轨道上由静止释放一质量m=100g,电阻r=lΩ的金属棒,当棒下滑s=5m时恰好达到最大速度,不计导轨电阻.求:
(1)棒下滑的最大速度.
(2)棒下滑的速度为3m/s时棒的加速度大小为多少
(3)电阻R在这个过程中产生的热量.
【答案】
(1)
解:滑棒在下滑过程中速度最大时,加速度a=0,根据平衡条件有:
mgsinθ=F安,
又F安=BIL,I= ,E=BLvm,则得:F安=
由此可解得最大速度:vm=
代入数据解得:vm= m/s=5m/s
(2)
解:根据牛顿第二定律得:mgsinθ﹣ =ma
则得,a=gsinθ﹣
代入数据得:a=[10× ﹣ ]m/s2=2m/s2
(3)
解:由功能关系可得棒在下滑过程中产生的热量为:
Q=mgssinθ﹣ mvm2=(0.1×10×5× ﹣ )J=1.25J.
电阻R在这个过程中产生的热量 QR= Q= 1.25J=1.125J
【解析】(1)当金属棒开始运动时,会受到沿轨道向上的安培力,速度增大时,安培力增大,金属棒做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到0时,速度达到最大,达到稳定状态,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律推导出安培力与速度的关系式,列出平衡方程,求出最大速度.(2)根据安培力的表达式,求出此时的安培力,根据牛顿第二定律求解加速度大小.(3)金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中,重力势能减小,动能增加,内能增加,根据能量守恒求出整个电路产生的热量.
【考点精析】利用焦耳定律对题目进行判断即可得到答案,需要熟知焦耳定律:Q=I2Rt,式中Q表示电流通过导体产生的热量,单位是J.焦耳定律无论是对纯电阻电路还是对非纯电阻电路都是适用的.
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【题目】某电路的输入电流既有直流成分,又有交流高、低频成分,若通过如图装置,只把交流低频成分输送到下一级,那么关于该电路中各元件的作用,说法正确的是( )
A.L起到消除交流成分的作用
B.C1是隔直电容器
C.C2起到消除高频成分的作用
D.以上说法都不对
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【题目】提供以下器材量程为10.0mA、内阻为30Ω~40Ω的电流表一只定值电阻R1=150Ω,定值电阻R2=l00两只开关S,导线若干
要求利用这些器材测量一千电池(电动势约1.5V)的电动势.
I.按要求在实物图上连线;
Ⅱ.用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E= , 式中各直接测得量的意义是 .
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【题目】如图所示,一正方形闭合金属线框abcd放在粗糙绝缘水平面上,在其右侧有边界为c′d′的匀强磁场,磁场磁感应强度为B,方向垂直于水平面向下.正方形闭合金属线框的边长为L、质量为m、电阻为R,线框与水平面间的动摩擦因数为u.开始时金属线框的ab边与磁场边界c′d′重合.现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域,运动一段时间后停止,停止后金属线框的dc边与磁场边界c′d′的距离也为L.则下列说法正确的是( )
A.整个过程中,该装置产生的总热量为 mv02
B.整个过程中,该装置产生的总热量为2μmgL
C.整个过程中,ab边产生的焦耳热为 mv02
D.整个过程中,ab边产生的焦耳热为 mv02﹣ umgL
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【题目】某同学将一枚大头针从一边长为6cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入,制作成了一个测定液体折射率的简单装置.他将该装置放在某种液体液面上,调整大头针插入深度,当插入液体中深度为4cm时,恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针,则该液体的折射率为( )
A.
B.
C.
D.
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【题目】如图所示,空间中存在垂直于纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场(图中没有画出),两个质量均为m的物块P、Q叠放在一起,并置于固定在地面上倾角为θ且无限长的绝缘斜面体上.物块P带正电,电荷量为q;物块Q是不带电的绝缘体.PQ间动摩擦因素为μ1 , Q和斜面间动摩擦因素为μ2 . 现使PQ一起由静止开始沿斜面下滑,运动过程中PQ始终保持相对静止.则以下说法正确的是( )
A.根据题设条件可以求出物块P任意时刻的加速度
B.根据题设条件可以求出物块P的最大动能
C.两个物块P,Q间的摩擦力最小值为μ2mgcosθ
D.两个物块P,Q间的摩擦力最小值为μ1mgcosθ
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【题目】某同学学习了电压表的内部结构之后,决定亲手改装一只3V量程的电压表,他进行了以下步骤,请根据你所学知识和他的操作进行填空补充:
①测量待改装表的内阻,现有以下实验器材:
灵敏电流计G1(量程为200μA,内阻约为300Ω);
灵敏电流计G2 (量程为500μA,内阻约为800Ω);
定值电阻R1=200Ω;
定值电阻R2=10Ω;
滑动变阻器R(最大阻值5Ω,2A);
一节干电池(电动势1.5V,内阻很小);
一个电键,导线若干.
仅用以上器材他设计了如图所示测量G1表内阻rg的实验电路图.请你帮他把未画完的实验电路图在方框内补充完整,并标上相应的器材符号.根据实验电路写出测量G1表内阻的表达式rg=(若两个表都要使用,G1表的读数用I1表示,G2表的读数用I2表示).
②根据第一步他测得灵敏电流计G1的内阻rg=300Ω,为了将它改装为3V量程的电压表,他应该联一个R3=Ω的电阻,并将表盘进行改写标注.
③他将改装好的电压表与标准的3V量程的电压表进行逐格校对,发现改装表读数总是略微偏小,则他应该采取下列哪一项措施减小误差
A.给R3串联一个大电阻 B.给R3串联一个小电阻
C.给R3并联一个小电阻 D.给R3并联一个大电阻.
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【题目】如图所示,将一定的物块P用两根轻绳悬在空中,其中绳OA方向固定不动,绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动,则在绳OB由水平方向转至竖直方向的过程中,绳OB的张力的大小将( )
A.一直变大
B.一直变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
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【题目】冲击摆为一个右端开口、底面水平的小铁盒,可绕水平轴O在竖直平面内转动,内部放有一直径略小于铁盒边长的小球Q.竖直刻度板固定在水平桌面上,在其上O的正下方安装有一挡板K,它能阻挡铁盒的运动但不影响Q的运动.在地面上,将一块附上复写纸和白纸的木板竖直立于小球抛出点的正前方,如图所示.某同学用该冲击摆验证机械能守恒定律,主要实验步骤如下:
①将冲击摆拉到P点由静止释放,摆到最低点时铁盒被K挡住,小球水平飞撞在木板上留有痕迹A;
②将木板向右移动x,再让摆从P点由静止释放,小球撞到木板上留下痕迹B;
③将木板向右再移动距离x,同样让摆从P点由静止释放,小球撞到木板上留下痕迹C;
④测出AB间距为y1 , AC间距离为y2 .
已知小球的质量为m(kg),当地的重力加速度为g(m/s2).完成下列填空:
(1)小球摆到最低点时的速度v=(用题中物理量的字母表示);
(2)某次实验中测得x=10.0cm,y1=2.10cm,y2=8.40cm,则摆动过程中小球动能的增加量为△Ek=J;
(3)本次实验中在刻度板上读出P点到K小球下降的高度h=12.8cm,则小球在摆动过程中重力势能的减少量为|△Ep|=J;
(4)比较(2)、(3)中△Ek和|△Ep|的值,发现△Ek和|△Ep|并不相等,造成这一结果的具体原因是 . (写出一条即可)
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