(08年黃岡市期末)(15分)如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為d=1.0m,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α=30°,導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻R=1.6Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì).整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.金屬棒ef垂直于MN、PQ靜止放置,且與導(dǎo)軌保持良好接觸,其長(zhǎng)剛好為d、質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.4Ω,距導(dǎo)軌底端S1=3.75m.另一根與金屬棒平行放置的絕緣棒gh長(zhǎng)度也為d,質(zhì)量為,從軌道最低點(diǎn)以速度v0=10m/s沿軌道上滑并與金屬棒發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短),碰后金屬棒沿導(dǎo)軌上滑S2=0.2m后再次靜止,測(cè)得此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的電熱為Q=0.2J.已知兩棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,g取10m/s2,求:
(1)碰后瞬間兩棒的速度;
(2)碰后瞬間的金屬棒加速度;
(3)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
解析:(1)設(shè)金屬棒碰后的速度為v,對(duì)金屬棒碰后的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理:
0-mv2=-W安-mgS2sinα-μmgS2cosα ①
由功能關(guān)系,安培力做的功W安等于回路中總電熱
②
設(shè)絕緣棒與金屬棒碰前的速度為v1,對(duì)絕緣棒在導(dǎo)軌上滑動(dòng)過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理:
③
設(shè)絕緣棒碰后的速度為v2,兩棒碰時(shí)滿足動(dòng)量守恒,選沿導(dǎo)軌向上的方向?yàn)檎较颍校?/p>
④
由①②得v=3m/s ⑤
由③④⑤得v2=-1m/s 負(fù)號(hào)表示方向沿導(dǎo)軌向下 ⑥
(2)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,
E=Bdv ⑦
回路中的感應(yīng)電流 ⑧
安培力的大小F安=BId ⑨
設(shè)金屬棒的加速度為a,對(duì)金屬棒運(yùn)用牛頓第二定律:
μmgcosα+mgsinα+F安=ma ⑩
由⑦⑧⑨⑩式得:a=25m/s2,方向沿導(dǎo)軌平面向下 (11)
(3)設(shè)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,安培力的沖量為I安,沿導(dǎo)軌方向運(yùn)用動(dòng)量定理:
-I安-μmgtcosα-mgtsinα=0-mv (12)
其中I安=?△t (13)
由閉合電路歐姆定律: (14)
由法拉第電磁感應(yīng)定律 (15)
聯(lián)立⑩(11)(12)(13)得:t=0.2s (16)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
(08年黃岡市期末)(12分)一種采用電力和內(nèi)燃機(jī)雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的新型列車(chē),質(zhì)量為m,當(dāng)它在平直的鐵軌上行駛時(shí),若只采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P1,列車(chē)能達(dá)到的最大速度為v1;在列車(chē)行駛過(guò)程中由于某種原因列車(chē)停在傾角為θ的坡道上,為了保證列車(chē)上坡時(shí)有足夠大的動(dòng)力,需改為電力驅(qū)動(dòng),此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P2.已知列車(chē)在坡道上行駛時(shí)所受鐵軌的阻力是在平直鐵軌上行駛時(shí)的k倍,重力加速度為g,求列車(chē)在坡道上能達(dá)到的最大速度。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
(08年黃岡市期末)(12分)如圖所示,物塊A的質(zhì)量為m=2kg;木板B長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m,質(zhì)量為M=3kg.開(kāi)始時(shí)兩物體靜止,且A在B最右端,現(xiàn)用F=24N的水平拉力拉著輕質(zhì)滑輪水平向左運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,物塊A滑到木板最左端,不計(jì)一切摩擦,求:
(1)此時(shí)物塊A的速度;
(2)這個(gè)過(guò)程中,拉力F做的功。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
(08年黃岡市期末)(14分)如圖所示,在xoy平面內(nèi)的第三象限中有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E。在第一和第二象限中有勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于坐標(biāo)平面向里。有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子,從y軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)(不計(jì)電子所受重力)。經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后,電子沿著與x軸負(fù)方向成45°角進(jìn)入磁場(chǎng),并能返回到原出發(fā)點(diǎn)P。求:
(1)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離;
(2)電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間返回P點(diǎn)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
(08年黃岡市期末)(12分)實(shí)驗(yàn)室有如下器材:
儀器 | 數(shù)量和規(guī)格 |
定值電阻R0 | 一只:阻值為20Ω左右 |
滑動(dòng)變阻器R1 | 一只:總阻值40Ω |
小量程電流表A | 相同兩塊:量程100mA,內(nèi)阻未知 |
電壓表V | 相同兩塊:量程3V,內(nèi)阻未知 |
直流電源 | 一個(gè):電動(dòng)勢(shì)約為4V,內(nèi)阻約為5Ω |
開(kāi)關(guān) | 一個(gè):?jiǎn)蔚秵螖S |
導(dǎo)線 | 若干 |
(1)為測(cè)量定值電阻的阻值和兩表的內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖10(甲)所示的電路.在某次測(cè)量中電壓表的示數(shù)分別為1.20V、1.45V;電流表的示數(shù)分別為48.0mA、49.0mA,則定值電阻的阻值R0=___________Ω;電流表的內(nèi)阻RA=___________Ω;電壓表的內(nèi)阻RV=___________Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(2)為了進(jìn)一步較精確測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,該同學(xué)從電表中選出一塊電壓表和一塊電流表,結(jié)合其它器材,測(cè)出多組U和I的值,作出U―I圖線,再由圖線計(jì)算出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖,畫(huà)在圖乙中的方框內(nèi)。
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