【題目】如圖,在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi),相距為L。一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上,與軌道接觸良好。軌道和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)。
(1)如圖1,若軌道左端MP間接一阻值為R的電阻,導(dǎo)體棒在拉力F的作用下以速度v沿軌道做勻速運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)通過(guò)公式推導(dǎo)證明:在任意一段時(shí)間Δt內(nèi),拉力F所做的功與電路獲取的電能相等。
(2)如圖2,若軌道左端接一電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源和一阻值未知的電阻。閉合開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm,求此時(shí)電源的輸出功率。
(3)如圖3,若軌道左端接一電容器,電容器的電容為C,導(dǎo)體棒在水平拉力的作用下從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。電容器兩極板電勢(shì)差隨時(shí)間變化的圖象如圖4所示,已知t1時(shí)刻電容器兩極板間的電勢(shì)差為U1。求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的水平拉力大小。
【答案】(1)導(dǎo)體棒切割磁感線
導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)
又
在任意一段時(shí)間Δt內(nèi),
拉力F所做的功
電路獲取的電能
可見(jiàn),在任意一段時(shí)間Δt內(nèi),拉力F所做的功與電路獲取的電能相等。
(2)電源的輸出功率
(3)
【解析】
試題分析:(1)導(dǎo)體棒切割磁感線
導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)
又
在任意一段時(shí)間Δt內(nèi),
拉力F所做的功
電路獲取的電能
可見(jiàn),在任意一段時(shí)間Δt內(nèi),拉力F所做的功與電路獲取的電能相等。
(2)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm時(shí),棒中沒(méi)有電流。
電源的路端電壓
電源與電阻所在回路的電流
電源的輸出功率
(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電勢(shì)差相等
由電容器的U-t圖可知
導(dǎo)體棒的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系為
可知導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),其加速度
由,,則
由牛頓第二定律
可得:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球a和b,中間用長(zhǎng)為L的輕質(zhì)桿相連,在桿的中點(diǎn)O處有一光滑固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸,把桿至于水平位置后釋放,在b球順時(shí)針擺動(dòng)到最低位置的過(guò)程中( 。
A. b球的重力勢(shì)能減少,動(dòng)能增加,b球機(jī)械能守恒
B. a球、b球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
C. b球在最低點(diǎn)對(duì)桿的作用力為mg
D. b球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,水平地面上固定一個(gè)頂角為60°的光滑金屬導(dǎo)軌MON,導(dǎo)軌處在方向整直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ與∠MON的角平分線垂直,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為r。PQ在水平外力作用下從0點(diǎn)以恒定速度沿∠MON的角平分線向右滑動(dòng),在滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。若導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌均足夠長(zhǎng),則
A. 流過(guò)導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I始終為
B. F隨時(shí)間的變化關(guān)系為
C. t時(shí)刻導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率為
D. 撤去F后,導(dǎo)體棒上能產(chǎn)生的熱量為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,圓柱形氣缸內(nèi)用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體、氣缸的高度為、缸內(nèi)的底面積為S,重力為G。彈簧下端固定在桌面上,上端連接活塞,活塞所在的平面始終水平。當(dāng)熱力學(xué)溫度為時(shí),缸內(nèi)氣體高為,已知大氣壓強(qiáng)為,不計(jì)活塞摩擦及活塞與缸體的摩擦。現(xiàn)緩慢升溫至活塞剛要脫離氣缸,求:
(1)此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度;
(2)該過(guò)程缸內(nèi)氣體對(duì)氣缸的壓力所做的功;
(3)若該過(guò)程缸內(nèi)氣體吸收熱量為Q,則缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加量為多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,水平面上固定有間距為1m的平行光滑導(dǎo)軌,磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下。導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為1kg、電阻為2Ω;cd 的質(zhì)量為2kg、電阻為1Ω。開(kāi)始時(shí)ab靜止,cd棒以6m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)t=4s,棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始穩(wěn)定。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩棒始終與導(dǎo)軌垂直,且與導(dǎo)軌接觸良好,其它電阻不計(jì)。以下分析正確的是( )
① 達(dá)到穩(wěn)定前ab 棒做勻加速運(yùn)動(dòng),cd棒做勻減速運(yùn)動(dòng)
② 整過(guò)程回路中產(chǎn)生焦耳熱Q=12J
③ 在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)ab棒電量q=8C
④ 在t時(shí)間內(nèi)abcd圍成的回路面積增加量為m2
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一正方形金屬線框位于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),線框平面與磁場(chǎng)垂直,線框的右邊緊貼著磁場(chǎng)邊界,如圖甲所示。t=0時(shí)刻對(duì)線框施加一水平向右的外力,讓線框從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)磁場(chǎng),外力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示。已知線框質(zhì)量m=1 kg、電阻R= 1Ω,以下說(shuō)法正確的是( )
A. 線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為1 m/s2
B. 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T
C. 線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)線框的電荷量為C
D. 線框邊長(zhǎng)為1 m
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】質(zhì)量為m的鋼板與直立輕彈簧的上端連接,彈簧下端固定在地上,鋼板處于平衡狀態(tài)。一質(zhì)量也為m的物塊甲從鋼板正上方高為h的A處自由落下,打在鋼板上并與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng)x0后到達(dá)最低點(diǎn)B;若物塊乙質(zhì)量為2m,仍從A處自由落下,則物塊乙與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),還具有向下的速度,已知重力加速度為g,空氣阻力不計(jì)。求:
(1)物塊甲和鋼板一起運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B過(guò)程中彈簧彈性勢(shì)能的增加量;
(2)物塊乙和鋼板一起運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度vB的大小。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,傾斜角θ=30°的光滑傾斜導(dǎo)體軌道(足夠長(zhǎng))與光滑水平導(dǎo)體軌道連接.軌道寬度均為L(zhǎng)=1m,電阻忽略不計(jì).勻強(qiáng)磁場(chǎng)I僅分布在水平軌道平面所在區(qū)域,方向水平向右,大小B1=1T;勻強(qiáng)磁場(chǎng)II僅分布在傾斜軌道平面所在區(qū)域,方向垂直于傾斜軌道平面向下,大小B2=1T.現(xiàn)將兩質(zhì)量均為m=0.2kg,電阻均為R=0.5Ω的相同導(dǎo)體棒ab和cd,垂直于軌道分別置于水平軌道上和傾斜軌道上,并同時(shí)由靜止釋放.取g=10m/s2.
(1)求導(dǎo)體棒cd沿斜軌道下滑的最大速度的大;
(2)若已知從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到cd棒達(dá)到最大速度的過(guò)程中,ab棒產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.45J,求該過(guò)程中通過(guò)cd棒橫截面的電荷量;
(3)若已知cd棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)距水平軌道高度h=10m,cd棒由靜止釋放后,為使cd棒中無(wú)感應(yīng)電流,可讓磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化,將cd棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻記為t=0,此時(shí)磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1T,試求cd棒在傾斜軌道上下滑的這段時(shí)間內(nèi),磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系式.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一質(zhì)點(diǎn)在0~15 s內(nèi)豎直向上運(yùn)動(dòng),其加速度一時(shí)間圖像如圖所示,若取豎直向下為正,g取10,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能不斷增加
B.在0~5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加
C.在10~15 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能一直增加
D.在t=15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能大于t=5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能
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