【題目】如圖所示,光滑、足夠長、不計電阻、軌道間距為l的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ,水平放在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同的兩個相鄰的勻強(qiáng)磁場中,左半部分為Ι勻強(qiáng)磁場區(qū),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1;右半部分為Ⅱ勻強(qiáng)磁場區(qū),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,且B1=2B2。在Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)的左邊界垂直于導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻為R1的金屬棒a,在Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)的某一位置,垂直于導(dǎo)軌放置另一質(zhì)量也為m、電阻為R2的金屬棒b。開始時b靜止,給a一個向右沖量I后a、b開始運(yùn)動。設(shè)運(yùn)動過程中,兩金屬棒總是與導(dǎo)軌垂直。
(1)求金屬棒a受到?jīng)_量后的瞬間通過金屬導(dǎo)軌的感應(yīng)電流;
(2)設(shè)金屬棒b在運(yùn)動到Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)的右邊界前已經(jīng)達(dá)到最大速度,求金屬棒b在Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)中的最大速度值;
(3)金屬棒b進(jìn)入Ⅱ勻強(qiáng)磁場區(qū)后,金屬棒b再次達(dá)到勻速運(yùn)動狀態(tài),設(shè)這時金屬棒a仍然在Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)中。求金屬棒b進(jìn)入Ⅱ勻強(qiáng)磁場區(qū)后的運(yùn)動過程中金屬棒a、b中產(chǎn)生的總焦耳熱。
【答案】(1)i=;(2)vm=;(3)Q=
【解析】
(1)導(dǎo)體棒瞬間得到一個初速度,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,由閉合電路歐姆定律求解電流大小
(2)選ab兩棒組成的系統(tǒng)為研究對象,可得水平方向動量守恒,可解b棒的最大速度值
(3)金屬棒b進(jìn)入Ⅱ勻強(qiáng)磁場區(qū)后,穿過回路的磁通量減小,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,兩棒均受安培力作用,使a減速,b加速,最終兩棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等時,兩棒改作勻速直線運(yùn)動,此過程中產(chǎn)生的焦耳熱等于兩棒動能的減少量
(1)設(shè)金屬棒a受到?jīng)_量I時的速度為v0,金屬棒a產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E,金屬軌道中的電流為i,則
由動量定理得:I=mv0
由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=B1lv0
i=
即:
(2)金屬棒a和金屬棒b在左部分磁場中運(yùn)動過程中所受安培力大小相等、方向相反,合力為零,故a、b組成的系統(tǒng),水平方向動量守恒.
金屬棒a和金屬棒b在Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)中運(yùn)動過程中達(dá)到的最大速度vm時,二金屬棒速度相等,感應(yīng)電流為零,二金屬棒勻速運(yùn)動,根據(jù)動量守恒定律有
mv0=2mvm
vm=
(3)金屬棒b進(jìn)入Ⅱ勻強(qiáng)磁場時,設(shè)金屬棒a的感應(yīng)電動勢為E1,金屬棒b的感應(yīng)電動勢為E2,
E1=B1lvm
E2=B2lvm
因?yàn)?/span>B1=2B2
所以E1=2E2
所以,金屬棒b一進(jìn)入Ⅱ勻強(qiáng)磁場,電流立即出現(xiàn),在安培力作用下金屬棒a做減速運(yùn)動,金屬棒b做加速運(yùn)動.設(shè)金屬棒a在Ι勻強(qiáng)磁場區(qū)運(yùn)動速度從vm變化到最小速度va,所用時間為t,金屬棒b在Ⅱ勻強(qiáng)磁場區(qū)運(yùn)動速度從vm變化到最大速度為vb,所用時間也為t,此后金屬棒a、b都勻速運(yùn)動,則
B1lva=B2lvb
即vb=2va
設(shè)在t時間內(nèi)通過金屬棒a、b的電流平均值為,根據(jù)動量定理有:
B1lt=mva-mvm方向向左
B2lt=mvb-mvm方向向右
解得:va=vm vb=vm
設(shè)金屬棒b進(jìn)入Ⅱ勻強(qiáng)磁場后,金屬棒a、b產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,根據(jù)能量守恒,有:
整理得:Q=
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】河水的流速與船離河岸的距離的變化關(guān)系如圖1所示,船在靜水中的速度與時間的關(guān)系如圖2所示,若要使船以最短時間渡河,則
A. 船渡河的最短時間25s
B. 船在行駛過程中,船頭始終與河岸垂直
C. 船在河水中航行的加速度大小為
D. 船在河水中的最大位移為156M
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,用小錘輕擊彈簧金屬片,A球向水平方向飛出,同時B球被松開,豎直向下運(yùn)動.
(1)用不同的力打擊彈簧金屬片,可以觀察到______ .
A.A球的運(yùn)動線路不同,B球的運(yùn)動線路相同
B.A、B兩球運(yùn)動線路均相同
C.A、B兩球同時落地
D.力越大,A、B兩球落地時間間隔越大
(2)用頻閃照相的方法研究A、B兩球的運(yùn)動,如圖2是它們運(yùn)動過程的頻閃照片僅從照片上看,相鄰豎直線之間的距離相等,相鄰水平線之間的距離不相等,據(jù)此,可以認(rèn)為______
A.小球在水平方向做勻速運(yùn)動
B.小球在水平方向做勻加速運(yùn)動
C.小球在豎直方向做勻速運(yùn)動
D.小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一列沿x軸傳播的橫波在t=0.05 s時刻的波形圖如圖甲所示,P、Q為兩質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)P的振動圖象如圖乙所示,下列說法中正確的是__________
A.該波的波速為20 m/s
B.該波沿x軸負(fù)方向傳播
C.t=0.1 s時刻質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動方向沿y軸正方向
D.t=0.2 s時刻質(zhì)點(diǎn)Q的速度大于質(zhì)點(diǎn)P的速度
E.t=0.3 s時刻質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離大于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖為一架簡易的投石機(jī)示意圖,該裝置由一根一端開口長為的光滑硬質(zhì)塑料管和固定于另一端的輕彈簧組成,并通過鉸鏈固定于木架上。不用時彈簧自由端恰與管口齊平;現(xiàn)在彈簧上端放置一質(zhì)量為m的光滑小鋼珠,當(dāng)將管子向右轉(zhuǎn)動到與豎直面成60°的位置時,彈簧長度變?yōu)?/span>(不計空氣阻力)試
(1)若將管子緩慢轉(zhuǎn)動到豎直位置,求小鋼珠距管底部的距離;
(2)若在(1)過程中彈簧對小鋼珠做的功為W1,試求管壁對小球做的功W2;
(3)若快速向左撥動管子,鋼珠恰好在管子豎直時從管口飛出,并垂直擊中正前方的目標(biāo)靶靶心。已知目標(biāo)靶靶心離豎直桿頂?shù)乃骄嚯x為L,豎直距離為L/2,小鋼珠擊中靶心時的動能;
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】機(jī)場經(jīng)常使用傳送帶和轉(zhuǎn)盤組合完成乘客行李箱的傳送,下圖為機(jī)場水平傳輸裝置的俯視圖。行李箱從A處無初速放到傳送帶上,運(yùn)動到B處后進(jìn)入和傳送帶速度始終相等的勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤,并隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(無打滑)半個圓周到C處被乘客取走。已知A、B兩處的距離L=10m,傳送帶的傳輸速度v=2.0m/s,行李箱在轉(zhuǎn)盤上與軸O的距離R=4.0m, 已知行李箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ1=0.1,行李箱與轉(zhuǎn)盤之間的動摩擦因數(shù)μ2=0.4, g=10m/s2。
(1)行李箱從A處被放上傳送帶到C處被取走所用時間為多少?
(2)如果要使行李箱能最快到達(dá)C點(diǎn),傳送帶和轉(zhuǎn)盤的共同速度應(yīng)調(diào)整為多大?
(3)若行李箱的質(zhì)量均為15kg,每6s投放一個行李箱,則傳送帶傳送行李箱的平均輸出功率應(yīng)為多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在學(xué)習(xí)了氣體性質(zhì)和規(guī)律后,物理興趣小組同學(xué)制作了一個溫度計,將一個一端開口,一端帶有玻璃泡A的細(xì)玻璃管(玻璃泡A內(nèi)封閉一定量的氣體,且導(dǎo)熱良好)豎直倒插入水銀槽中,利用管內(nèi)水銀面的高度就可以反映玻璃泡A內(nèi)氣體的溫度。然后在管壁上刻度,即可直接讀出。不考慮細(xì)B管內(nèi)液面高度變化引起的氣體體積變化。溫度計的構(gòu)造如圖。
①在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(76cm汞柱)下對B管進(jìn)行刻度,當(dāng)環(huán)境溫度為t1=27℃時的刻度線在管內(nèi)水銀柱高度16cm處,在可測量范圍內(nèi)溫度t和玻璃細(xì)管高出水銀槽的水銀液面高度h應(yīng)符合什么刻度規(guī)律?
②若大氣壓降為75cm汞柱時,該溫度計讀數(shù)為27℃時的實(shí)際溫度為多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,半徑為2r的彈性螺旋線圈內(nèi)有垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場區(qū)域的半徑為r,已知彈性螺旋線圈的電阻為R,線圈與磁場區(qū)域共圓心,則以下說法中正確的是( )
A. 保持磁場不變,線圈的半徑由2r變到0.5r的過程中,有逆時針的電流
B. 保持磁場不變,線圈的半徑由2r變到3r的過程中,有順時針的電流
C. 保持半徑不變,使磁場隨時間按B=kt變化,線圈中的電流為
D. 保持半徑不變,使磁場隨時間按B=kt變化,線圈中的電流為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】已知力 F 的大小和方向,現(xiàn)將力 F 分解為互成角度的兩個分力 F1 和 F2,在以下四種條件中,哪幾種情況下兩分力的解是唯一的( )
A. 已知兩個分力的方向
B. 已知 F1 的大小和方向
C. 已知 F1 的方向和 F2 的大小
D. 已知 F1 和 F2 的大小
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