【題目】如圖所示,兩條平行金屬導軌間距2m,固定在傾角為37°的絕緣斜面上,導軌上端連接一個定值電阻R.導體棒a和b放在導軌上,與導軌垂直并良好接觸,a為光滑導體棒而b與導軌有摩擦,動摩擦因數(shù)為.斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi),存在著垂直穿過斜面向上、大小為0.5T的勻強磁場.現(xiàn)對a棒施以平行導軌斜向上的拉力F,使它沿導軌由靜止起勻加速向上運動,加速度為1m/s2.當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時(放在導軌下端的b棒仍保持靜止),撤去拉力,a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動.當a棒再次滑回到磁場邊界PQ處進入磁場時,恰沿導軌受力平衡.已知a棒、b棒和定值電阻R的阻值均為1Ω,b棒的質(zhì)量為0.1kg,重力加速度g取10m/s2,導軌電阻不計.求:
(1)a棒沿導軌向上運動過程中,a、b棒中的電流強度之比;
(2)a棒沿導軌向上運動到磁場的上邊界PQ處所允許的最大速度;
(3)若a棒以第(2)問中的最大速度運動到磁場的上邊界PQ處,a棒在磁場中沿導軌向上開始運動時所受的拉力F0;
(4)若a棒以第(2)問中的最大速度運動到磁場的上邊界PQ處過程中,流過定值電阻R的電量.
【答案】(1)a棒沿導軌向上運動過程中,a、b棒中的電流強度之比為2:1;
(2)a棒沿導軌向上運動到磁場的上邊界PQ處所允許的最大速度為3.6m/s;
(3)a棒在磁場中沿導軌向上開始運動時所受的拉力F0為2.8N;
(4)流過定值電阻R的電量為2.16C.
【解析】
(1)導體棒a相當于電源,導體棒b和定值電阻并聯(lián),b與定值電阻阻值相等,流過它們的電流相等,則流過a 電流是流過b的電流的2倍,則:
Ia:Ib=2:1;
(2)電路總電阻:
R總=R+=1.5R,
保證b棒仍保持靜止,由平衡條件得:
F安max=mbgsin37°+μmbgcos37°,
安培力:
解得:
vmax=3.6m/s;
(3)a棒繼續(xù)沿導軌向上運動,b棒仍保持靜止:
則:
mbgsin37°=μmbgcos37°=×0.1×10×0.8=0.6N,
a棒再次滑回到磁場邊界PQ處受力平衡:
ma=0.4kg,
由牛頓第二定律得:
Fo﹣magsin37°=maa
解得:
F0=2.8N;
(4)流過定值電阻R的電流:
時間:
電荷量:
q=Imaxt,
解得:
q═2.16C.
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【題目】如圖所示,半徑為R = 2m的光滑曲面軌道固定在豎直不面內(nèi),下端出口處在水不方向上。一質(zhì)量為M =3 kg的不板車靜止在光滑的水不地面上,右端緊靠曲面軌道, 不板車上表面恰好與曲面軌道下端相不。一質(zhì)量為m=1 kg的小物塊從曲面軌道 上某點由靜止釋放,該點距曲面下端的高度為h=0.8 m,小物塊經(jīng)曲面軌道下滑后滑上不板車,最終恰好未從不板車的左端滑下。已知小物塊可視為質(zhì)點,與不板車間的動摩擦因數(shù)= 0.6,重力加速度g = 10m/s2,則下列說法正確的是
A.小物塊滑到曲面軌道下端時對軌道的壓力大小為18 N
B.不板車加速運動時的加速度為6m/s2
C.不板車的長度為1 m
D.小物塊與不板車間滑動過程中產(chǎn)生的熱量為6 J
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【題目】下列說法中正確的有( )
A.已知某氣體的摩爾體積及阿伏加德羅常數(shù),可求得該氣體分子的體積
B.當分子力表現(xiàn)為斥力時,分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大
C.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點
D.一定溫度下的飽和汽壓,隨飽和汽的體積增大而增大
E.一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹過程一定吸熱
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【題目】伽利略曾經(jīng)提出和解決了這樣一個問題:一根細繩懸掛在黑暗的城堡中,人們看不到它的上端,只能摸到它的下端.為了測出細繩的長度,可以在細繩的下端系一個金屬球,使之在豎直平面內(nèi)做小角度的擺動.
①在上述設想中,要達到測出細繩長度的目的,需要測量或知道的物理量是下列選項中的__(填序號字母).
A.金屬球的質(zhì)量m B.金屬球的直徑d
C.金屬球全振動的次數(shù)n和對應的時間t D.當?shù)氐闹亓铀俣?/span>g
②利用①中測量或知道的物理量得到的細繩長度表達式為l=__.
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【題目】如圖所示, “”型裝置放在光滑水平地面上,其右側與豎直墻壁之間連接著一個力傳感器,當力傳感器受到壓力時,示數(shù)為正值;當力傳感器受到拉力時,示數(shù)為負值。AB段水平,長為L=5m,BC段光滑且足夠長。小滑塊質(zhì)量m=2kg,在水平向右的恒力F=15N的作用下從A處由靜止開始運動,到達B點后撤去力F,不計滑塊在B處的速率變化。已知滑塊與AB間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,g取10m/s2。求:
(1)滑塊從A點運動到B點的時間t和到達B點時的速度vB;
(2)若以AB為零勢能面,滑塊動能與重力勢能相等的位置與B點的高度差h;
(3)滑塊在水平面AB上運動時,力傳感器的示數(shù)。
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【題目】如圖甲、乙所示,兩條直導線相互垂直,但相隔一段距離,其中AB、EF是固定的,另一條CD、GH能自由轉動,當直流電流按圖示方向通入各圖中兩條導線時,導線CD、GH將
A.CD順時針方向轉動,同時靠近導線AB
B.GH順時針方向轉動,同時靠近導線EF
C.CD逆時針方向轉動,同時離開導線AB
D.GH逆時針方向轉動,同時離開導線EF
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【題目】如圖所示,PQ和EF為水平放置的平行金屬導軌,間距為l=1.0m,導體棒ab跨放在導軌上,棒的質(zhì)量為m=20g,將棒的中點用細繩跨過輕滑輪與物體c相連,物體c的質(zhì)量M=30g。在垂直導軌平面方向存在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場,磁場方向豎直向上,重力加速度g取10m/s2。
(1)若導軌是光滑的,則要保持物體c靜止不動,應該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?
(2)若導軌是粗糙的,且導體棒與導軌間的最大靜摩擦力為導體棒ab重力的0.5倍,則要保持物體c靜止不動,應該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?
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【題目】某同學用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,重物質(zhì)量m=1kg,當?shù)刂亓铀俣却笮?/span>g=9.80m/s2。實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖乙所示,紙帶上的第一個點記為O,另選連續(xù)的三個點A、B、C進行測量,圖中給出了這三個點到O點的距離hA、hB和hC的值;卮鹣铝袉栴}(以下計算結果均保留3位有效數(shù)字):
(1)打點計時器打B點時,重物速度的大小vB= m/s;
(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O點運動到B點的過程中,重力勢能的減少量等于 J,動能的增加量等于 J。重力勢能的減少量大于動能的增加量的原因是 。
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【題目】如圖,a、b、c為三根與紙面垂直的長直導線,其橫截面位于正方形的三個頂點上,導線中通有大小相同的電流,方向如圖所示。則置于正方形中心O點的小磁針N極指向是
A.沿O到a方向
B.沿O到b方向
C.沿O到c方向
D.沿O到d方向
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