【题目】如图,在竖直平面内有两条间距为L的足够长的平行长直金属导轨,上端接有一个阻值为R的电阻和一个耐压值足够大的电容器,电容器的电容为C,且不带电。质量为m的导体棒ab垂直跨在导轨上,接触良好。导轨所在空间有垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。S为单刀双掷开关。现将开关S接1,由静止释放导体棒ab。已知重力加速度为g,不计导轨和导体棒的电阻,不计一切摩擦。
(1)当金属棒向下运动的速度为v1时,电容器所带的电量q;
(2) 求导体棒ab下落h高度时的速度大小v2;
(3)当速度为v2时迅速将开关S接2,请分析说明此后导体棒ab的运动情况;并计算导体棒ab在开关接2后又下落足够大的高度H的过程中电阻R上所产生的电热Q。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)金属棒向下以速度为v1切割磁感线产生的感应电动势
电容器所带电荷量
(2)设在时间内,金属棒速度变化为,
金属棒产生的感应电动势变化
电容器两极板电压变化
电容器所带电荷量变化
金属棒中的电流
对金属棒,由牛顿第二定律有:
联立解得
可以看出加速度与时间无关,说明金属棒做匀加速直线运动,
设金属棒沿导轨向下运动h时的速度为v2,由
解得
(3)此时迅速将开关S接2。若重力大于安培力,则棒先做加速运动后做匀速运动;若重力等于于安培力,则棒做匀速运动;若重力小于安培力,则棒先做减速运动后做匀速运动。
因为最后匀速,所以由平衡条件
解得
对导体棒在该过程使用动能定理:
故此过程中电阻R上产生的电热:
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【题目】指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
(1)如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3 接通,从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。关于此多用电表,下列说法中正确的是___________。(选填选项前面的字母)
A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
B.当S接触点2时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
C.当S接触点2时,多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
D.当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中按线柱B接的是红表笔
(2)用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图所示,若所选挡位为直流50mA挡,则示数为__________mA。
(3)用表盘为图6所示的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选择以下必须的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号:_____________.
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“×100”位置
C.把选择开关旋转到“×1k”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(4)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系,他们分别画出了如图所示的几种图象,其中可能正确的是_______。(选填选项下面的字母)
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【题目】下列说法正确的是
A. 卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型
B. 某些原子核能够放射出β粒子,说明原子核内有β粒子
C. 某种色光照射金属发生光电效应,若增大光照强度,则单位时间内发射的光电子数增加
D. 一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和
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【题目】某同学利用如图甲所示的实验装置测定铁块与木板之间的动摩擦因数,实验步骤如下:
A.将斜槽轨道的末端调整水平
B.使木板紧靠槽口末端O点,其上表面与槽口在同一水平面上
C.使铁块从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,铁块最终停在木板上的B点,测出OB间的距离L
D.去掉木板,再使铁块从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,测出铁块做平抛运动的水平位移X和槽口离地面的高度h
E.改变挡板的位置,以获取多组L、X数据
(1)本实验中,斜槽表面粗糙对实验结果是否有影响?_______(填“是”或“否”)
(2)该同学根据测得的数据,作出X2 -L图象如图乙所示,如果图象的斜率为k,则铁块与木板间的动摩擦因素μ=______________。
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【题目】如图甲所示,半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内,在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接,两板间距为d且足够大.有一变化的磁场垂直于圆环平面,规定向里为正,其变化规律如图乙所示.在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴,液滴在0~内处于静止状态.重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A. 液滴带负电
B. 液滴的质量为
C. 时液滴的运动方向改变
D. t=T时液滴与初始位置相距
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【题目】如右图,空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场,一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场,整个过程线框平面始终竖直,线框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点,下列描述线框所受安培力F随时间t变化关系的图中,可能正确的是
A. B. C. D.
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【题目】如图所示,在平行板电容器极板间有电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度为B1、方向垂直纸面向里的匀强磁场。左右两挡板中间分别开有小孔S1、S2,在其右侧有一边长为L的正三角形匀强磁场,磁感应强度为B2,方向垂直纸面向里,磁场边界ac中点S3与小孔S1、S2正对。现有大量的带电荷量均为+q、而质量和速率均可能不同的粒子从小孔S1水平射入电容器,其中速率为v0的粒子刚好能沿直线通过小孔S1、S2。粒子的重力及各粒子间的相互作用均可忽略不计。下列说法正确的是
A. v0一定等于
B. 在电容器极板中向上偏转的粒子的速度一定满足
C. 质量的粒子都能从ac边射出
D. 能打在ac边的所有粒子在磁场B2中运动的时间一定都相同
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【题目】高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道,车辆可驶入避险。若质量为m的货车刹车后以初速度经A点冲上避险车道,前进距离时到B点减速为0,货车所受阻力恒定,A、B两点高度差为h,C为A、B中点,已知重力加速度为g,下列关于该货车从A运动到B过程说法正确的是( )
A. 克服阻力做的功为
B. 该过程产生的热量为
C. 在AC段克服阻力做的功小于CB段克服阻力做的功
D. 在AC段的运动时间等于CB段的运动时间
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【题目】在匀强磁场中有一个静止的镭核()发生了α衰变,产生新核氧()。放射出的α粒子在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是
A. 衰变过程电荷量和质量均守恒
B. 衰变后氧核的动量大小与α粒子的动量大小相等
C. 氡核做匀速圆周运动的轨道与α粒子做匀速图周运动的轨道内切
D. 氡核做匀速圆周运动的轨道半径与α粒子做匀速圆周运动的轨道半径相等
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