【題目】能量轉(zhuǎn)化和守恒是自然界的一條普遍規(guī)律,在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中也不例外:
(1)如圖所示,兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行置于同一水平面上,導(dǎo)軌間距為L,電阻不計(jì),NQ處接有阻值為R的電阻。長(zhǎng)度也為L,阻值為r 的金屬棒ab 垂直于導(dǎo)軌放置,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。ab在外力作用下以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸:
①求ab所受安培力的大小FA;
②證明:外力的功率P外與感應(yīng)電流的功率P電相等;并簡(jiǎn)要說(shuō)明:在上述電路中,能量是如何轉(zhuǎn)化的?
(2)如圖所示,在水平面上固定兩光滑的長(zhǎng)直平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ,導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面。長(zhǎng)度均為L、電阻均為r、質(zhì)量分別為m1、m2的兩根金屬桿ab、cd垂直導(dǎo)軌置于導(dǎo)軌上。開(kāi)始時(shí)ab桿以初速度v0向靜止的cd桿運(yùn)動(dòng),最終兩桿達(dá)到共同速度。求cd桿由靜止至達(dá)到共同速度的過(guò)程中回路中產(chǎn)生的電能,小王同學(xué)的解法如下:
對(duì)于ab、cd兩桿組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律得
由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知,回路中產(chǎn)生的電能等于系統(tǒng)減少的機(jī)械能,故
你認(rèn)為小王的解法是否正確?如不正確,請(qǐng)給出正確的解法。
【答案】(1)①,②證明過(guò)程見(jiàn)解析,電路中的電能是由外力做功消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來(lái)的,即克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;電能又通過(guò)電流做功,轉(zhuǎn)化為其它形式的能(焦耳熱);(2)不正確,原因和正確解法見(jiàn)解析
【解析】
(1)①ab棒做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
回路中的感應(yīng)電流
安培力大小
解得
②導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),外力F與安培力FA平衡,有
所以
電路中的電能是由外力做功消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來(lái)的,即克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;電能又通過(guò)電流做功,轉(zhuǎn)化為其它形式的能(焦耳熱)。
(2)小王的解法不正確。錯(cuò)誤原因是此時(shí)cd桿不是純電阻用電器。此模型ab桿相當(dāng)于發(fā)電機(jī)、cd桿相當(dāng)于電動(dòng)機(jī),發(fā)電機(jī)通過(guò)克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,故回路產(chǎn)生的電能等于ab桿減少的機(jī)械能,即:
或
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是德國(guó)物理學(xué)家史特恩設(shè)計(jì)的最早測(cè)定氣體分子速率的示意圖.M、N是兩個(gè)共軸圓筒的橫截面,外筒N的半徑為R,內(nèi)筒的半徑比R小得多,可忽略不計(jì).筒的兩端封閉,兩筒之間抽成真空,兩筒以相同角速度ω繞其中心軸線(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng).M筒開(kāi)有與轉(zhuǎn)軸平行的狹縫S,且不斷沿半徑方向向外射出速率分別為v1和v2的分子,分子到達(dá)N筒后被吸附,如果R、v1、v2保持不變,ω取某合適值,則以下結(jié)論中正確的是( )
A. 當(dāng)時(shí)(n為正整數(shù)),分子落在不同的狹條上
B. 當(dāng)時(shí)(n為正整數(shù)),分子落在同一個(gè)狹條上
C. 只要時(shí)間足夠長(zhǎng),N筒上到處都落有分子
D. 分子不可能落在N筒上某兩處且與S平行的狹條上
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】圖中虛線(xiàn)a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2 V。一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV,從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 平面c上的電勢(shì)為零
B. 該電子可能到達(dá)不了平面f
C. 該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí),其電勢(shì)能為4 eV
D. 該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2倍
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)在研究通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力時(shí),先將同一個(gè)電流元(IL),垂直磁場(chǎng)放在A、B、C三個(gè)位置;然后在B點(diǎn),垂直磁場(chǎng)放入不同的電流元(分別為IL、2I·L、I·2L),觀(guān)察所受安培力大小,如圖所示。由此實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù),能得到的結(jié)論是( 。
A.同一電流元在磁場(chǎng)的不同點(diǎn),所受安培力大小不同,安培力與電流元的比值相同
B.不同電流元在磁場(chǎng)的同一點(diǎn),所受安培力大小不同,安培力與電流元的比值不同
C.磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與安培力大小成正比,與電流元(IL)成反比
D.安培力與電流元的比值是反映磁場(chǎng)自身性質(zhì)的物理量,與電流元無(wú)關(guān)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,光滑水平面OB與足夠長(zhǎng)粗糙斜面BC交于B點(diǎn).輕彈簧左端固定于豎直墻面,用質(zhì)量為m1的滑塊壓縮彈簧至D點(diǎn),然后由靜止釋放滑塊,滑塊脫離彈簧后經(jīng)B點(diǎn)滑上斜面,上升到最大高度,并靜止在斜面上.換用相同材料、質(zhì)量為m2的滑塊(m2>m1)壓縮彈簧至同一點(diǎn)D后,重復(fù)上述過(guò)程.不計(jì)滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能損失,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 兩滑塊到達(dá)B點(diǎn)的速度相同
B. 兩滑塊沿斜面上升過(guò)程中的加速度相同
C. 兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中克服重力做的功相同
D. 兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生的熱量相同
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一帶電粒子以水平速度v0(v0<)先后進(jìn)入方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,已知電場(chǎng)方向豎直向下,兩個(gè)區(qū)域的寬度相同且緊鄰在一起,在帶電粒子穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的過(guò)程中,(其所受重力忽略不計(jì)),電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子所做的功為W1;若把電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交重疊,如圖所示,粒子仍以初速度v0穿過(guò)重疊場(chǎng)區(qū),在帶電粒子穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的過(guò)程中,電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子所做的總功為W2,比較W1和W2,則( )
A.一定是W1>W2B.一定是W1=W2
C.一定是W1<W2D.可能是W1<W2,也可能是W1>W2
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,MPQO為有界的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,ACB為光滑固定的半圓形軌道,軌道半徑為R,A、B為其水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn),AC為1/4圓弧,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的帶電小球,從A點(diǎn)正上方高為H處由靜止釋放,并從A點(diǎn)沿切線(xiàn)進(jìn)入半圓形軌道.不計(jì)空氣阻力及一切摩擦,關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 小球一定能從B點(diǎn)離開(kāi)軌道
B. 小球在AC部分可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
C. 若小球能從B點(diǎn)離開(kāi),上升的高度一定小于H
D. 小球到達(dá)C點(diǎn)的速度可能為零
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】?jī)呻姾闪糠謩e為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的O、M兩點(diǎn),兩電荷連線(xiàn)上各點(diǎn)電勢(shì)j隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中C為ND段電勢(shì)最低的點(diǎn),則下列說(shuō)法中正確的是( )
A. q1、q2為等量異種電荷
B. N、C兩點(diǎn)間場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向
C. N、D兩點(diǎn)間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沿x軸正方向先減小后增大
D. 將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),電勢(shì)能先增大后減小
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在如圖所示電路中,閉合電鍵S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P 向 下滑動(dòng)時(shí),四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化,電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示,電表示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列比值正確的是( 。
A.不變,不變
B.變大,變大
C.變大,不變
D.變大,不變
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