【题目】如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5 m,电阻可忽略不计,其所在平面与水平面成θ=37°。有一磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场,方向垂直于导体框平面。一根质量m=0.4 kg、电阻R=1 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,某时刻起将导体棒由静止释放。已知导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)
求:
(1)导体棒刚开始下滑时的加速度大小;
(2)导体棒运动过程中的最大速度;
(3)从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中,通过导体棒横截面的电荷量Q=4 C,求导体棒在此过程中消耗的电能。
【答案】(1)2m/s2;(5)5m/s;(3)3J
【解析】
(1)导体棒刚开始下滑时,其受力情况如图甲,根据牛顿第二定律有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma①
解得a=2m/s2②
(2)当导体棒匀速下滑时具有最大速度v,其受力情况如图乙,则在平行斜面方向上有:
mgsinθ-μmgcosθ-F=0③
安培力:F=BIL④
回路中电流:⑤
MN棒中产生的电动势E=BLv⑥
由以上各式得:⑦
代入数值得v=5m/s⑧
(3)通过导体棒横截面的电荷量: ⑨
⑩
设导体棒下滑速度刚好为v时的位移为x,则ΔΦ=BxL⑾
全程对棒由动能定理:(12)
其中W安为克服安培力做的功。
由功能关系,克服安培力做的功等于导体棒在此过程中消耗的电能,即
QR=W=3J(13)
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【题目】如图所示,六根原长均为l的轻质细弹簧两两相连,在同一平面内六个大小相等、互成60°的恒定拉力F作用下,形成一个稳定的正六边形。已知正六边形外接圆的半径为R,每根弹簧的劲度系数均为k,弹簧在弹性限度内,则F的大小为( )
A. (R-l) B. k(R-l) C. k (R-2l) D. 2k (R-l)
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【题目】如图所示是一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器,电流表A为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器A的电流I、报警器两端a、b的电压U的变化情况是 ( )
A. I变小,U变小 B. I变小,U变大
C. I变大,U变小 D. I变大,U变大
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【题目】如图所示,某透明介质的截面为直角三角形ABC,其中∠A=30°,AC边长为L,一束单色光从AC面上距A为L/3的D点垂直AC面射入,恰好在AB面上发生全反射.已知光速为c,求:
(1)该介质的折射率;
(2)该光束从射入该介质到第一次穿出经历的时间t.
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【题目】如图所示,物体A置于静止在光滑水平面上的平板小车B的左端,物体在A的上方O点用细线悬挂一小球C(可视为质点),线长L=0.8m.现将小球C拉至水平无初速度释放,并在最低点与物体A发生水平正碰,碰撞后小球C反弹的速度为2m/s.已知A、B、C的质量分别为mA=4kg、mB=8kg和mC=1kg,A、B间的动摩擦因数μ=0.2,A、C碰撞时间极短,且只碰一次,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求小球C与物体A碰撞前瞬间受到细线的拉力大小;
(2)求A、C碰撞后瞬间A的速度大小;
(3)若物体A未从小车B上掉落,小车B的最小长度为多少?
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【题目】如图,平行板电容器AB两极板水平放置,已知A板和电源正极相连,且E1>E2,当单刀双掷开关接1时,电源电动势为E1,一带正电粒子沿AB中心水平线射入,打在B极板上的N点,不计粒子重力.回答下列问题(选填“N点”“N点的左侧”“N的右侧”)
(1)断开开关并将A板左移一段距离,其他条件不变,则粒子打在___________;
(2)断开开关并将A板上移一段距离,其他条件不变,则粒子打在___________;
(3)将单刀双掷开关接2,电动势为E2,其他条件不变,则粒子打在___________;
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【题目】有关磁场,下列说法正确的是
A. 磁场只存在于磁铁周围
B. 磁场中的任意一条磁感应线都是从N极出发终止于S极
C. 磁感应强度是描述磁场强弱的物理量,是矢量
D. 在磁场中运动的电荷一定受磁场力作用
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【题目】如图所示,装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成.其中轨道Ⅰ由光滑轨道AB与粗糙直轨道BC平滑连接,高度差分别是h1=0.2m、h2=0.10m,BC水平距离L=1.00m.轨道Ⅱ由AE、螺旋圆形EFG和GB三段光滑轨道平滑连接而成,且A点与F点等高.当弹簧压缩量为d时,恰能使质量m=0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点;当弹簧压缩量为2d时,恰能使滑块沿轨道Ⅰ上升到C点.(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比,取g=10m/s2)
(1)当弹簧压缩量为d时,求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小;
(2)求滑块与轨道BC间的动摩擦因数;
(3)当弹簧压缩量为d时,若沿轨道Ⅱ运动,滑块能上升到B点,则圆轨道EFG的半径需满足什么条件?
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【题目】一长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上,其上放质量均为1kg的A、B两物块,A、B与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为μ1=0.3,μ2=0.2,水平恒力F作用在A物块上,如图所示.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.下列说法正确的是( )
A. 若F=1.5N,则A物块所受摩擦力大小为1.5N
B. 无论力F多大,A与薄硬纸片都不会发生相对滑动
C. 无论力F多大,B与薄硬纸片都不会发生相对滑动
D. 若F=8N,则B物块的加速度为4.0m/s2
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