(12分)如图所示,固定的光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,上端a、b间接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为θ,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的中心轴线与导轨平行。
(1)求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向;
(2)当导体棒第一次回到初始位置时,速度变为v,求此时导体棒的加速度大小a;
(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep,求导体棒从开始运动直到停止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q。
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(20分) 如图所示,在空间有两个磁感强度均为B的匀强磁场区域,上一个区域边界AA¢与BB¢的间距为H,方向垂直纸面向里,CC¢与BB¢的间距为h,CC¢下方是另一个磁场区域,方向垂直纸面向外。现有一质量为m,边长为L(0.5H < L < H;h < L)的正方形线框由AA¢上方某处竖直自由落下,线框总电阻为R,已知当线框cd边到达AA¢和BB¢正中间时加速度大小为g。
(1) 判断线框穿入磁场至加速度大小为g的过程中是做加速还是减速运动,并说明判断依据。
(2) 求cd到达AA¢和BB¢正中间时线框速度。
(3) 若cd边进 入CC¢前的瞬间线框的加速度大小变为0.8g,则线框进入CC¢后的瞬间线框的加速度多大?
(4) 求: cd边在AA¢和BB¢正中间位置到cd边刚穿进CC¢的过程中线框发热量。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,AB为半径的1/4光滑圆弧轨道,下端B恰好与长度的小车右端平滑对接,小车质量。现有一质量的小滑块,由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车。已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数。(g=10m/s2)
试求:(1)滑块到达B端时,它对轨道的压力。
(2)经多长时间滑块从小车左端滑落。
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(8分)某中学的部分学生组成了一个课题小组,对海啸的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:如图甲在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图像如图乙所示,已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,则:
(1)运动过程中物体的最大加速度为多少?
(2)在距出发点什么位置时物体的速度达到最大?
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(18分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd,每边长为L,总电阻为R,总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时,
(1)求线框中产生的感应电动势大小;
(2)求cd两点间的电势差大小;
(3)若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度h所应满足的条件。
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(14分)一物块以一定的初速度沿斜面向上滑,利用速度传感器可以在计算机屏幕上得到其速度大小随时间变化的关系图像如图所示,g取10m/s2。求:
(1)物块向上滑行的最大距离S;
(2)斜面的倾角θ及物块与斜面间的动摩擦因数μ
(结果保留二位小数)。
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(16分)
如图所示,水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上,圆弧轨道B端的切线沿水平方向。质量m=1.0kg的滑块(可视为质点)在水平恒力F=10.0N的作用下,从A点由静止开始运动,当滑块运动的位移x=0.50m时撤去力F。已知A、B之间的距离x0=1.0m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,取g=10m/s2。求:
(1)在撤去力F时,滑块的速度大小;
(2)滑块通过B点时的动能;
(3)滑块通过B点后,能沿圆弧轨道上升的最大高度h=0.35m,求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功。
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(6分)如图所示,某人站在一平台上,用长L=0.5m的轻细线拴一个质量为10kg的小球,让它在竖直平面内以O点为圆心做圆周运动,当小球转与最高点A时,人突然撒手。经0.8S小球落地,落地时小球速度方向与水平面成53°,(g=10m/s2)求:
(1)A点距地面高度;
(2)小球离开最高点时的速度;
(3)在不改变其他条件的情况下,要使小球从A处抛出落至B时的位移最小,人突然撒手时小球的速度为多少。
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(14分)如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q> 0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力,
求:(1)电场强度的大小E、
(2)质点经过a点和b点时的动能。
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