【题目】如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框,为了检测出个别未闭合的不合格线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。各线框质量均为m,电阻均为R,边长均为L(L<d);传送带以恒定速度v0向右运动,线框与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。线框在进入磁场前与传送带的速度相同,且右侧边平行于MN减速进入磁场,当闭合线框的右侧边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长,且在传送带上始终保持右侧边平行于磁场边界。对于闭合线框,求:
(1)线框的右侧边刚进入磁场时所受安培力的大小;
(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值;
(3)从线框右侧边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对该闭合铜线框做的功。
【答案】(1) (2)am=
;v=
(3)2μmgd
【解析】
试题分析:(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势E=BLv0 (1分)
产生的电流I= (1分)
右侧边所受安培力F=BIL= (1分)
(2)线框以速度v0进入磁场,在进入磁场的过程中,受安培力而减速运动;进入磁场后,在摩擦力作用下加速运动,当其右侧边到达PQ时速度又恰好等于v0。因此,线框在刚进入磁场时,所受安培力最大,加速度最大,设为am;线框全部进入磁场的瞬间速度最小,设此时线框的速度为v。
线框刚进入磁场时,根据牛顿第二定律有 (1分)
解得am= (1分)
在线框完全进入磁场又加速运动到达边界PQ的过程中,根据动能定理有
(1分)
解得 v= (1分)
(3)线框从右侧边进入磁场到运动至磁场边界PQ的过程中
线框受摩擦力f=μmg
由功的公式Wf1=fd (1分)
解得 Wf1=μmgd (1分)
闭合线框出磁场与进入磁场的受力情况相同,则完全出磁场的瞬间速度为v;在线框完全出磁场后到加速至与传送带速度相同的过程中,设其位移x
由动能定理有 (2分)
解得 x=d-L
闭合线框在右侧边出磁场到与传送带共速的过程中位移x'=x+L=d
在此过程中摩擦力做功Wf2=μmgd (1分)
因此,闭合铜线框从刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对闭合铜线框做的功W= Wf1+Wf2=2μmgd (1分)
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【题目】某同学做“验证机械能守恒定律”实验时,不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏,损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图中,单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz,重力加速度g取9.8 m/s2。
(1)设重物质量为m(kg),重物在2点的速度v2=________,在5点的速度v5=________,此过程中动能增加量ΔEk=________,重力势能减少量ΔEp=________。由以上可得出实验结论:________________________________。
(2)重物获得的动能往往________(A.大于 B.小于 C.等于)减少的重力势能,实验中产生系统误差的原因是________________。
(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化量,Δh表示物体下落的高度)(______)
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【题目】如图所示,滑板运动员以速度v0从距离地面高度为h的平台末端水平飞出,落在水平地面上.运动员和滑板均可视为质点,忽略空气阻力的影响.下列说法中正确的是( )
A. h一定时,v0越大,运动员在空中运动时间越长
B. h一定时,v0越大,运动员落地瞬间速度越大
C. 运动员落地瞬间速度与高度h无关
D. 运动员落地位置与v0大小无关
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【题目】足够长的传送带与水平方向的倾角为θ,物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连,b的质量为m.开始时,a、b及传送带均静止,且a不受传送带摩擦力作用.现让传送带逆时针匀速转动,则在b上升h高度(未与滑轮相碰)的过程中 ( )
A.物块a的重力势能减少mgh
B.摩擦力对a做的功等于a机械能的增量
C.摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和
D.任意时刻,重力对a、b做功的瞬时功率大小相等
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【题目】如图所示,为氢原子的能级图。现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是( )
A.这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子
B.氢原子由跃迁到
产生的光子照射到逸出功为6.34eV的金属铂上能发生光电效应
C.氢原子由跃迁到
产生的光波长最长
D.这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2eV
E.氢原子由跃迁到
,电子的动能增大,电势能减小
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【题目】在汽车无极变速器中,存在如图所示的装置,A是与B同轴相连的齿轮,C是与D同轴相连的齿轮,A、C、M为相互咬合的齿轮.已知齿轮A、C规格相同,半径为R,齿轮B、D规格也相同,半径为,齿轮M的半径为
当齿轮M如图方向转动时以下说法正确的是( )
A.齿轮D和齿轮B的转动方向相反B.齿轮D和齿轮B的转动周期之比为1:1
C.齿轮M和齿轮B边缘某点的线速度大小之比为1:1D.齿轮M和齿轮C的角速度大小之比为9:10
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【题目】一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面,经下表面反射从玻璃砖上表面射出,光线分为a、b两束,如图所示。下列说法正确的是( )
A.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B.在真空中,遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象
C.a、b光在涂层表面一定不会发生全反射
D.在真空中用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距
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【题目】理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示,图乙是其输入电压u的变化规律。已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n1:n2=10:1,电阻R=22Ω。下列说法正确的是( )
A.通过R的交流电的频率为50Hz
B.电流表A2的示数为2A
C.此时变压器的输入功率为22W
D.将P沿逆时针方向移动一些,电流表A1的示数变小
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【题目】4月1日,由于太阳光不能照射到太阳能电池板上,“玉兔二号”月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半个月内,月球车采用同位素电池为其保暖供电。Pu238是人工放射性元素,可用弱
吸收一个中子得到。Pu238衰变时只放出
射线,其半衰期为88年,则( )
A.Np237吸收中子后放出电子生成Pu238
B.Pu238经一次衰变会有两个质子转变为两个中子
C.Pu238经一次衰变形成的新核含有144个中子
D.Pu238在月球环境下半衰期会发生变化
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