(14分)如圖甲所示,空間存在B=0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN、PQ是相互平行的粗糙的長(zhǎng)直導(dǎo)軌,處于同一水平面內(nèi),其間距L=0.2m,R是連在導(dǎo)軌一端的電阻,ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒,從零時(shí)刻開始,通過(guò)一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)ab棒施加一個(gè)牽引力F,方向水平向左,使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,圖乙是棒的速度—時(shí)間圖像,其中OA段是直線,AC是曲線,DE是曲線圖像的漸近線,小型電動(dòng)機(jī)功率在12s末達(dá)到額定功率Pm=4.5W,此后功率保持不變,除R以外,其余部分的電阻均不計(jì),取g=10m/s2。求:
(1)導(dǎo)體棒在0~12s內(nèi)的加速度大;
(2)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)和電阻R的阻值;
(3)若已知0~12s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量為12.5J,則此過(guò)程中牽引力F做的功。
(1)0.75m/s2(2) (3)WF=27.35J
解析試題分析:(1)由v-t圖象可知,在0~12s時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng):
①
由圖乙數(shù)據(jù)解得:a=0.75m/s2 ②
(2)設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,根據(jù)圖乙信息,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn),速度vA=9m/s,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
③
④
對(duì)金屬棒,由牛頓第二定律:
⑤
由題意有:
⑥
當(dāng)棒達(dá)到最大速度vm時(shí),有:
⑦
⑧
對(duì)金屬棒,當(dāng)棒達(dá)到最大速度vm時(shí),由力的平衡條件有:
⑨
⑩
聯(lián)解③~⑩代入數(shù)據(jù)解得:
⑾
(3)根據(jù)圖乙信息,在0~12s內(nèi),對(duì)金屬棒:
通過(guò)的位移: ⑿
由功能關(guān)系:⒀
解⑿⒀代入數(shù)據(jù)得:
WF=27.35J ⒁
評(píng)分參考意見:本題共14分,①~⒁式各1分;若有其他合理解法且答案正確,可同樣給分。
考點(diǎn):勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 法拉第電磁感應(yīng)定律 閉合電路歐姆定律 機(jī)車啟動(dòng)模型 能量守恒
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(11分)如圖所示,在xOy直角坐標(biāo)系中,第Ⅰ象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第Ⅱ象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng).初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后,從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過(guò)y軸上的P點(diǎn)且垂直y軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域,在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點(diǎn).已知OA=OC=d.求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(粒子的重力不計(jì)).
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,在光滑絕緣的水平桌面上建立一xoy坐標(biāo)系,平面處在周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定沿+y方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向,豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向).在t=0時(shí)刻,一質(zhì)量為m=10g、電荷量為q=0.1C的帶電金屬小球自坐標(biāo)原點(diǎn)O處,以v0=2m/s的速度沿x軸正方向射出.已知E0=0.2N/C、B0=0.2T.求:
(1)t=1s末速度的大小和方向;
(2)1s~2s內(nèi),金屬小球在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期;
(3)試求出第3秒末小球所在位置的坐標(biāo)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,在坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一點(diǎn)狀的放射源,它向平面內(nèi)的軸上方各個(gè)方向發(fā)射粒子,粒子的速度大小均為,在的區(qū)域內(nèi)分布有指向軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為,其中與分別為粒子的電量和質(zhì)量;在的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的邊界.為一塊很大的平面感光板垂直于平面且平行于軸,放置于處,如圖所示.觀察發(fā)現(xiàn)此時(shí)恰好無(wú)粒子打到板上.(不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用),求:
(1)粒子通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度大小及距y軸的最大距離;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大;
(3)將板至少向下平移多大距離才能使所有的粒子均能打到板上?此時(shí)ab板上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,一個(gè)n=10匝,面積為S=0.3m2的圓形金屬線圈,其總電阻為R1="2Ω," 與R2=4Ω的電阻連接成閉合電路。線圈內(nèi)存在方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度按B1="2t" + 3 (T)規(guī)律變化的磁場(chǎng)。電阻R2兩端通過(guò)金屬導(dǎo)線分別與電容器C的兩極相連.電容器C緊靠著帶小孔a(只能容一個(gè)粒子通過(guò))的固定絕緣彈性圓筒。圓筒內(nèi)壁光滑,筒內(nèi)有垂直水平面豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2,O是圓筒的圓心,圓筒的內(nèi)半徑為r=0.4m.
(1)金屬線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和電容器C兩板間的電壓U;
(2)在電容器C內(nèi)緊靠極板且正對(duì)a孔的D處有一個(gè)帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電容器C加速后從a孔垂直磁場(chǎng)B2并正對(duì)著圓心O進(jìn)入筒中,該帶電粒子與圓筒壁碰撞四次后恰好又從小孔a射出圓筒.已知粒子的比荷q/m=5×107(C/kg),該帶電粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞時(shí)電量和能量都不損失,不計(jì)粒子重力和空氣阻力,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B2多大(結(jié)果允許含有三角函數(shù)式)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,空間存在一寬度為2L有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在光滑絕緣水平面內(nèi)有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框,其質(zhì)量m=1kg、電阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4m/s勻減速進(jìn)入磁場(chǎng),線框平面與磁場(chǎng)垂直,外力F大小隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示。以線框右邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí),求:
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)線框的電荷量q;
(3)判斷線框能否從右側(cè)離開磁場(chǎng)?說(shuō)明理由。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(19分)如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ = 30°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 0.5T。質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r,F(xiàn)從靜止釋放桿a b,測(cè)得最大速度為vm。改變電阻箱的阻值R,得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌距為L(zhǎng) = 2m,重力加速度g取l0m/s2,軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。
⑴ 當(dāng)R = 0時(shí),求桿a b勻速下滑過(guò)程中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)E的大小及桿中的電流方向;
⑵ 求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r;
⑶ 當(dāng)R = 4Ω時(shí),求回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過(guò)程中合外力對(duì)桿做的功W。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題
用水平恒力F作用在一個(gè)物體上,使該物體從靜止開始沿光滑水平面在力的方向上移動(dòng)距離s,恒力F 做的功為W1,此時(shí)恒力F的功率為P1,若使該物體從靜止開始沿粗糙的水平面在恒力F的方向上移動(dòng)距離s,恒力F做的功為W2,此時(shí)恒力F的功率為P2,下列關(guān)系正確的是( )
A.W1<W2,P1<P2 | B.W1>W(wǎng)2,P1>P2 |
C.W1=W2,P1>P2 | D.W1=W2,P1=P2 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題
一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng),在前5 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),5 s末達(dá)到額定功率,之后保持額定功率運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m=2×103 kg,汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍,( 取g="10" m/s2)則( )
A.汽車在前5 s內(nèi)的牽引力為4×103 N |
B.汽車在前5 s內(nèi)的牽引力為6×103 N |
C.汽車的額定功率為60 kW |
D.汽車的最大速度為20 m/s |
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