【題目】如圖所示,質(zhì)量m1=0.1kg,電阻R1=0.3Ω,長度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上.框架質(zhì)量m2=0.2kg,放在絕緣水平面上,與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,相距0.4m的MM′、NN′相互平行,電阻不計且足夠長.電阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′.整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab從靜止開始無摩擦地運動,始終與MM′、NN′保持良好接觸,當(dāng)ab運動到某處時,框架開始運動.設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2 .
(1)求框架開始運動時ab速度v的大;
(2)從ab開始運動到框架開始運動的過程中,MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J,求該過程ab位移x的大。
【答案】
(1)解:由題意,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則框架受到最大靜摩擦力為:
F=μFN=μ(m1+m2)g
ab中的感應(yīng)電動勢為:E=Blv
MN中電流為:
MN受到的安培力為:F安=IlB
框架開始運動時有:F安=F
由上述各式代入數(shù)據(jù),解得:v=6m/s
答:求框架開始運動時ab速度v的大小為6m/s;
(2)解:導(dǎo)體棒ab與MN中感應(yīng)電流時刻相等,由焦耳定律Q=I2Rt得知,Q∝R
則閉合回路中產(chǎn)生的總熱量: = ×0.1J=0.4J
由能量守恒定律,得:Fx= +Q總
代入數(shù)據(jù)解得:x=1.1m
答:從ab開始運動到框架開始運動的過程中ab位移x的大小為1.1m.
【解析】ab向右做切割磁感線運動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流流過MN,MN受到向右的安培力,當(dāng)安培力等于最大靜摩擦力時,框架開始運動.根據(jù)安培力、歐姆定律和平衡條件等知識,求出速度.依據(jù)能量守恒求解位移.
【考點精析】通過靈活運用安培力和能量守恒定律,掌握安培力做功與路徑有關(guān),繞閉合回路一周,安培力做的功可以為正,可以為負(fù),也可以為零,而不像重力和電場力那樣做功總為零;能量守恒定律:能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中,能量的總量保持不變即可以解答此題.
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在做“研究勻變速直線運動”的實驗中:
(1)實驗室提供了以下器材:打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計.其中在本實驗中不需要的器材是_____.
(2)如圖所示,是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,打點計時器打點的時間間隔T=0.02s,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm.
由圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)計算打下D點時小車的速度VD=_____m/s,小車運動的加速度a=_____m/s2.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】如圖甲所示,一個匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫了2匝),面積為S,線圈的電阻為R,在線圈外接一個阻值為R的電阻和一個理想電壓表,將線圈放入垂直線圈平面指向紙內(nèi)的磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是( )
A.0~t1時間內(nèi)P端電勢高于Q端電勢
B.0~t1時間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為
C.t1~t2時間內(nèi)R上的電流為
D.t1~t2時間內(nèi)P端電勢高于Q端電勢
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【題目】一個步行者以6 m/s的速度勻速追趕一輛被紅燈阻停的汽車,當(dāng)他距離汽車25 m時,綠燈亮了,汽車以1 m/s2的加速度勻加速啟動前進(jìn),下列結(jié)論正確的是( )
A. 人能追上汽車,追趕過程中人跑了36m
B. 人不能追上汽車,人車最近距離是7m
C. 人能追上汽車,追上前人共跑了43m
D. 人不能追上汽車,且汽車開動后人車相距越來越遠(yuǎn)
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【題目】如圖是“測定勻變速直線運動加速度”實驗中得到的一條紙帶,從O點開始每5個點取一個計數(shù)點(打點計時器的電源頻率是50Hz),依照打點的先后依次編為1、2、3、4、5、6,量得s1=1.22cm,s2=2.00cm,s3=2.78cm,s4=3.62cm,s5=4.40cm,s6=5.18cm.
(1)在實驗中,使用打點計時器時應(yīng)先_______再釋放紙帶。
(2)每兩個計數(shù)點間還有____個點沒有標(biāo)出,相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T=____s
(3)打點計時器打計數(shù)點3時,小車的速度大小V3=______m/s
(4)計算小車的加速度大小為a=______m/s2(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】打磨某剖面如圖所示的寶石時,必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切割在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況),則下列判斷正確的是( )
A.若θ>θ2 , 光線一定在OP邊發(fā)生全反射
B.若θ>θ2 , 光線會從OQ邊射出
C.若θ<θ1光線會從OQ邊射出
D.若θ<θ1光線會在OP邊發(fā)生全反射
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【題目】如圖所示,為甲乙兩物體在同一直線上運動的位置坐標(biāo)x隨時間t變化的圖象,已知甲做勻變速直線運動,乙做勻速直線運動,則0~t2時間內(nèi)下列說法正確的是( )
A.兩物體在t1時刻速度大小相等
B.t1時刻乙的速度大于甲的速度
C.兩物體平均速度大小相等
D.甲的平均速度小于乙的平均速度
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【題目】以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時,一個物體所受空氣阻力可忽略,另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛線和實線描述兩物體運動的v﹣t圖象可能正確的是( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】如圖所示,兩光滑斜面在B處連接,小球從A處由靜止釋放,經(jīng)過B、C兩點時速度大小分別是3m/s和4m/s,AB=BC.設(shè)球經(jīng)過B點前后速度大小不變,則下列判斷正確的是( )
A.球在AB,BC段的加速度大小之比為4:3
B.球由A運動到C的過程中平均速率為2.1m/s
C.小球在AB,BC段的運動時間之比為7:4
D.小球從B運動到C過程中平均速度大小為3.5m/s
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