【題目】如圖所示,CD、EF是兩條水平放置的阻值可忽略的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L,在水平導(dǎo)軌的左側(cè)存在磁感應(yīng)強度方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,磁場區(qū)域的長度為d,如圖所示。導(dǎo)軌的右端接有一電阻R,左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接。將一阻值也為R的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放,導(dǎo)體棒最終恰好停在磁場的右邊界處。已知導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌接觸良好,且動摩擦因數(shù)為μ,則下列說法中正確的是( )
A. 導(dǎo)體棒在磁場中做勻減速直線運動
B. 導(dǎo)體棒的最大電動勢為BL
C. 電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h-μd)
D. 整個過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為mgh
【答案】BD
【解析】
金屬棒在彎曲軌道下滑時,只有重力做功,其機械能守恒,由機械能守恒定律或動能定理可以求出金屬棒到達水平面時的速度。導(dǎo)體棒進入水平導(dǎo)軌后做變減速運動,剛進入水平導(dǎo)軌時產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,由E=BLv求出感應(yīng)電動勢;克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由動能定理(或能量守恒定律)可以求出克服安培力做功,得到電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。
導(dǎo)體棒進入磁場后受到向左的安培力和摩擦力作用而做減速運動,隨著速度的減小,感應(yīng)電動勢減小,回路的電流減小,安培力減小,加速度減小,則導(dǎo)體棒在磁場中做變減速直線運動,選項A錯誤;金屬棒在彎曲軌道下滑過程中,由機械能守恒定律得:mgh=mv2,可得,金屬棒到達水平面時的速度 ,金屬棒到達水平面后進入磁場受到向左的安培力和摩擦力做減速運動,則導(dǎo)體棒剛到達水平面時的速度最大,產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為 E=BLv=BL,選項B正確;金屬棒在整個運動過程中,由動能定理得:mgh-WB-μmgd=0-0,則克服安培力做功:WB=mgh-μmgd,所以整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為 Q=WB=mgh-μmgd;電阻與導(dǎo)體棒電阻相等,通過它們的電流相等,兩者產(chǎn)生的焦耳熱相等,則電阻R產(chǎn)生的焦耳熱:QR=Q=mg(h-μd),故C錯誤。整個過程中產(chǎn)生的內(nèi)能等于機械能的減小量,即mgh,選項D正確;故選BD。
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【題目】如圖所示,紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體線框abcd,置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強磁場外,線框的ab邊平行磁場邊界MN,線框以垂直于MN的速度v勻速進入磁場,線框進入磁場過程中,產(chǎn)生焦耳熱為Q1,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1,若線框以速度2v勻速進入磁場,線框進入磁場過程中,產(chǎn)生的熱量為Q2,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2,則下列選項正確的是
A. Q2=2Q1 q2=2q1 B. Q2=2Q1 q2=q1
C. Q2=Q q2=q1 D. Q2=4Q1 q2=2q1
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【題目】軌道平面與赤道平面夾角為90°的人造地球衛(wèi)星被稱為極地軌道衛(wèi)星,它運行時能到達南北極區(qū)的上空,需要在全球范圍內(nèi)進行觀測和應(yīng)用的氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星等都采用這種軌道如圖,若某顆極地軌道衛(wèi)星從北緯45°的正上方按圖示方向首次運行到南緯45°的正上方用時45分鐘,則( )
A. 該衛(wèi)星運行速度一定小于7.9km/s
B. 該衛(wèi)星軌道半徑與同步衛(wèi)星軌道半徑之比為1:4
C. 該衛(wèi)星加速度與同步衛(wèi)星加速度之比為2:1
D. 該衛(wèi)星的機械能一定小于同步衛(wèi)星的機械能
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【題目】2018年4月12日,我國遙感三十一號01組衛(wèi)星成功發(fā)射,用于開展電磁環(huán)境探測。在發(fā)射地球衛(wèi)星時需要運載火箭多次點火,以提高最終的發(fā)射速度。某次地球近地衛(wèi)星發(fā)射的過程中,火箭噴氣發(fā)動機每次噴出質(zhì)量為m=800g的氣體,氣體離開發(fā)動機時的對地速度v=1000m/s,假設(shè)火箭(含燃料在內(nèi))的總質(zhì)量為M=600kg,發(fā)動機每秒噴氣20次,忽略地球引力的影響,則
A. 火箭第三次氣體噴出后速度的大小約為4m/s
B. 地球衛(wèi)星要能成功發(fā)射,速度大小至少達到11.2km/s
C. 要使火箭能成功發(fā)射至少要噴氣500次
D. 要使火箭能成功發(fā)射至少要持續(xù)噴氣17s
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m=0.2kg的小球套在固定的光滑圓環(huán)上,圓環(huán)的圓心為O,輕質(zhì)彈簧的一端固定于圓心,另一端與小球相連,彈簧、小球和圓環(huán)在同一豎直平面內(nèi),B、C分別為圓環(huán)的最低點和最高點。小球受到水平向右的恒力F作用,靜止于圓環(huán)上A點且恰好與圓環(huán)間無相互作用,此時彈簧與豎直方向上的夾角θ=60o.已知彈簧勁度系數(shù)k=40N/m,原長l0=0.6m,g取10m/s2.
(1)求水平力F的大。
(2)撤掉F,求小球運動到B點時對軌道的壓力的大。
(3)若圓環(huán)粗糙,撤掉F同時使小球獲得大小為5m/s的速度,小球運動到最高點C處對軌道的壓力為6N,求此過程中小球克服摩擦力做的功。
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【題目】在“探究平拋運動的運動規(guī)律”的實驗中,可以描繪出小球平拋運動的軌跡,實驗簡要步驟如下:
A.讓小球多次從同一位置靜止?jié)L下,記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。
B.按圖安裝好器材,安裝斜槽應(yīng)注意_______________,記下平拋初位置O點和過O點的豎直線。
C.取下白紙,以O為原點,以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線畫平拋運動物體的軌跡。
(1)完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上。
(2)上述實驗步驟的合理順序是_____________________。
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【題目】如圖所示,將一光滑的足夠長的斜面固定在水平面上,其傾角為θ,在斜面的中間位置放置一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的滑塊,并用銷釘將其鎖定,現(xiàn)在該滑塊上施加一平行于斜面向上的外力F,同時將鎖定解除,滑塊由靜止開始沿斜面運動,滑塊在開始的一段時間內(nèi),其機械能E隨位移x的變化規(guī)律如圖所示。其中0~x1為曲線、xl~x2為平行于軸的直線。則
A. 0~x1的過程中滑塊的運動方向沿斜面向下
B. 0~x1的過程中滑塊的加速度逐漸減小到零
C. 0~x2的過程中滑塊先沿斜面向下做加速運動再沿斜面向下做勻速運動
D. xl~x2的過程中滑塊的加速度大小為gsinθ
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【題目】某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證動能定理,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙。當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放小桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。
若你是小組中的一位成員,要完成該項實驗,則:
(1)你認(rèn)為還需要的實驗器材有____________。
(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是_______________,實驗時首先要做的步驟是_______________。
(3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M。往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m。讓沙桶帶動滑塊加速運動。用打點計時器記錄其運動情況,在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1<v2)。則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為______________。(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)
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【題目】探月工程中,“嫦娥三號”探測器的發(fā)射可以簡化如下:衛(wèi)星由地面發(fā)射后,衛(wèi)星由地面發(fā)射后,進入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)過P點時變軌進入距離月球表面100公里圓形軌道1,在軌道1上經(jīng)過Q點時月球車將在M點著陸月球表面,正確的是( 。
A. “嫦娥三號”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小
B. “嫦娥三號”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點的速度比在軌道1上經(jīng)過P點時大
C. “嫦娥三號”在軌道1上運動周期比在軌道2上小
D. “嫦娥三號”在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度小于在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度
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