【題目】利用懸停直升機空投救災物資(如圖甲)時對于有些物資只能從不高于h=20m處自由釋放才能安全著地,但實際直升機能夠安全懸停的高度比h要高得多,直接空投會造成損失。為解決這一問題,研究小組設計了一臺限速裝置,不論從多高處釋放物資,最終都能以安全速度著地。該裝置簡化工作原理如圖乙所示,豎直絕緣圓盤可以繞圓心O自由轉動,其上固定半徑分別為r1=1m和r2=0.5m的兩個同心金屬圓環(huán),連接兩圓環(huán)的金屬桿EF的延長線通過圓心O,足夠長的不可伸長的輕質細繩一端纏繞在大金屬圓環(huán)上,另一端通過光滑滑輪掛救災物資,圓環(huán)上的a點和b點通過電刷連接可調電阻R,兩圓環(huán)之間區(qū)域存在垂直于圓盤平面向內的勺強磁場,磁感應強度B=40T。(細繩與大金屬圓環(huán)間沒有滑動,金屬桿、金屬圓環(huán)、導線及電刷的電阻均不計,空氣阻力及一切摩擦均不計,重力加速度g=10m/s+)
(1)求醫(yī)藥物資能安全著地的最大速度;
(2)利用該裝置使醫(yī)藥物資以最大安全速度勻速下降,求此時電阻R兩端的電勢差;
(3)若醫(yī)藥物資的質量m=60kg,應如何設置可調電阻R的阻值?
(4)試推導質量為m的醫(yī)藥物資在勻速下降時,金屬桿EF所受安培力與重力的大小關系。
【答案】(1)20m/s (2)300V (3)R7.5Ω (4)F=mg
【解析】
根據自由落體運動位移與速度公式,即可求解;根據法拉第電磁感應定律,結合幾何關系求得面積,從而求得電阻R兩端的電勢差;由能量守恒關系,重力的功率等于發(fā)熱功率,從而求得可調電阻的阻值范圍;根據安培力表達式F=BIL,結合,和,即可求解;
(1)設醫(yī)藥物資安全到達地面的最大速度為v,
根據自由落體運動可知,則有:
解得:
(2)在t時間內,金屬桿EF掃過的面積為:
由法拉第電磁感應定律,金屬桿上感應電動勢的大小為:
解得:
則電阻R兩端的電勢差為300V
(3)醫(yī)藥物資以最大安全速度下降時,由功率相等可知:
解得:
可調電阻R的阻值應小于7.5Ω
(4)設金屬桿EF所受安培力為F,則有:
將和代入,解得:
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【題目】“復興號”動車組在京滬高鐵率先實現350公里時速運營,我國成為世界上高鐵商業(yè)運營速度最高的國家。一列“復興號”正在勻加速直線行駛途中,某乘客在車廂里相對車廂以一定的速度豎直向上拋出一個小球,則小球( )
A. 在最高點對地速度為零
B. 在最高點對地速度最大
C. 落點位置與拋出時車廂的速度大小無關
D. 拋出時車廂速度越大,落點位置離乘客越遠
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】紙面內的矩形ABCD區(qū)域存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場,對邊AB∥CD、AD∥BC,電場方向平行紙面,磁場方向垂直紙面,磁感應強度大小為B。一帶電粒子從AB上的P點平行于紙面射入該區(qū)域,入射方向與AB的夾角為θ(θ<90°),粒子恰好做勻速直線運動并從CD射出。若撤去電場,粒子以同樣的速度從P點射入該區(qū)域,恰垂直CD射出。已知邊長AD=BC=d,帶電粒子的質量為m,帶電量為q,不計粒子的重力。求
(1)帶電粒子入射速度的大小;
(2)帶電粒子在矩形區(qū)域內作直線運動的時間;
(3)勻強電場的電場強度大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】公路急轉彎處通常是交通事故多發(fā)地帶。如圖所示,某公路急轉彎處是一圓弧,當汽車行駛的速率為vc時,汽車恰好沒有向公路內外兩側滑動的趨勢,則在該彎道處
A. 路面外側高內側低
B. 車速只要低于vc,車輛便會向內側滑動
C. 車速雖然高于vc,但只要不超出某一最高限度,車輛便不會向外側滑動
D. 當路面結冰時,與未結冰時相比,vc的值變小
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【題目】三個質量相等,分別帶有正電、負電和不帶電的顆粒,從水平放置的平行帶電金屬板左側以相同速度v垂直電場線方向射入勻強電場,分別落在帶正電荷的下板上的a、b、c三點,如圖所示,則()
A. 落在c點的顆粒在兩板間運動時間最長
B. 落在a點的顆粒帶正電、C點的帶負電
C. 三個顆粒運動到正極板時動能一樣大
D. 落在a的點顆粒加速度最大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一只電熨斗,內部電路如圖1所示,其中M是測溫旋鈕的內部接線端子.旋鈕上分別標有“高”、“中”、“低”、“關”四擋,每擋對應圖2中的一種接線端子的接線方法.下列判斷正確的是( )
A. ②為“高”擋 B. ③為“中”擋
C. ①為“低”擋 D. ④為“關”擋
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,表面粗糙的固定斜面頂端安有滑輪,兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過滑輪(不計滑輪的質量和摩擦),P懸于空中,Q放在斜面上,均處于靜止狀態(tài)。當用水平向左的恒力推Q時,P、Q仍靜止不動,則( )
A. Q受到的摩擦力一定變小
B. Q受到的摩擦力一定變大
C. 輕繩上拉力一定不變
D. 輕繩上拉力一定變小
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【題目】如圖所示,質量分別為m和2m的A、B兩個木塊間用輕彈簧相連,放在光滑水平面上,A靠緊豎直墻.用水平力F將B向左壓,使彈簧被壓縮一定長度,這時突然撤去F,關于A、B和彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是( )
A. 撤去F后,系統(tǒng)動量守恒,機械能守恒
B. 撤去F后,A離開豎直墻前,系統(tǒng)動量不守恒,機械能守恒
C. 撤去F后,A離開豎直墻后,系統(tǒng)動量守恒,機械能守恒
D. 撤去F后,A離開豎直墻后,系統(tǒng)動量不守恒,機械能不守恒
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【題目】一個內壁光滑的3/4圓管軌道ABC豎直放置,軌道半徑為R。O、A、D位于同一水平線上,A、D間的距離為R.質量為m的小球(球的直徑略小于圓管直徑),從管口A正上方由靜止釋放,要使小球能通過C點落到AD區(qū),則球經過C點時( )
A. 對管的作用力大小滿足
B. 對管的作用力大小滿足
C. 速度大小滿足
D. 速度大小滿足
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