【題目】如圖所示,傾角為、足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距,的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上一質(zhì)量的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,其電阻金屬導(dǎo)軌上端連接右側(cè)電路,,,兩端通過(guò)細(xì)導(dǎo)線連接質(zhì)量的正方形金屬框cdef,正方形,每條邊電阻為,金屬框處在一方向垂直紙面向里,的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,不計(jì)其他電阻及滑輪摩擦,g取.
若將電健S斷開,求棒下滑過(guò)程中的最大速度.
若電鍵S閉合,每根細(xì)導(dǎo)線能承受的最大拉力為,求細(xì)導(dǎo)線剛好被拉斷時(shí)棒的速度.
若電鍵閉合后,從棒釋放到細(xì)導(dǎo)線被拉斷的過(guò)程中,棒上產(chǎn)生的電熱為2J,求此過(guò)程中棒下滑的高度結(jié)果保留一位有效數(shù)字.
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
(1)金屬棒ab先加速下滑,加速度減小,后勻速下滑,速度達(dá)到最大.由歐姆定律、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和安培力公式推導(dǎo)出安培力的表達(dá)式,根據(jù)平衡條件求解最大速度;(2)將每根細(xì)導(dǎo)線能承受的最大拉力Fm=3.6N代入(1)的結(jié)論,并結(jié)合電路的特點(diǎn)即可解答;(3)金屬棒由靜止開始下滑s的過(guò)程中,重力和安培力對(duì)棒做功,棒的重力勢(shì)能減小轉(zhuǎn)化為棒的動(dòng)能和電路的內(nèi)能,根據(jù)能量守恒列式可求出ab棒下滑的高度h.
(1)電鍵S斷開時(shí),ab棒沿導(dǎo)軌變加速下滑,速度最大時(shí)合力為0,根據(jù)物體平衡條件和法拉第電磁感應(yīng)定律有:①,
又:②,③,
聯(lián)解①②③代入數(shù)據(jù)得:④;
(2)閉合S后,ab棒沿導(dǎo)軌下滑切割磁感線,R2與線框cd邊及cfed部分組成并聯(lián)電路,設(shè)并聯(lián)部分電阻為R,細(xì)導(dǎo)線剛被拉斷時(shí)通過(guò)ab棒的電流為,通過(guò)的電流為,通過(guò)金屬框部分的電流為,
則⑤⑥,⑦,⑧,
對(duì)金屬框,由物體平衡條件有⑨,
聯(lián)解⑤⑥⑦⑧⑨代入數(shù)據(jù)得:⑩
(3)當(dāng)棒下滑高度為h時(shí),棒上產(chǎn)生的熱量為Q,R1上產(chǎn)生的熱量為Q1,R2及金屬框并聯(lián)部分產(chǎn)生的總熱量為Q2,根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律有,
由焦耳定律和電路結(jié)構(gòu)關(guān)系有:,
聯(lián)解代入數(shù)據(jù)得:h≈1.0m
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法正確的是
A.如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),改用綠光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng) |
B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一 |
C.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,因此,光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng) |
D.某放射性原子核經(jīng)過(guò)2次α衰變和一次β衰變,核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè) |
E.根據(jù)玻爾理論,氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí),要釋放一定頻率的光子,同時(shí)電子的動(dòng)能增大,原子的電勢(shì)能減小。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
A. 在時(shí)為零
B. 在時(shí)改變方向
C. 在時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较?/span>
D. 在時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较?/span>
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】關(guān)于近代物理,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A. 粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)
B. 輕核聚變反應(yīng)方程中,X表示中子
C. 分別用黃光和藍(lán)光照射金屬鉀表面均有光電子逸出,藍(lán)光照射時(shí),逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小
D. 大量基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后,能發(fā)射出3種頻率的光子
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】將圖甲所示的正弦交流電壓輸入理想變壓器的原線圈,變壓器副線圈上接入阻值為10Ω的白熾燈(認(rèn)為其電阻恒定),如圖乙所示.若變壓器原副線圈匝數(shù)比為10:1,則下列說(shuō)法正確的是( 。
A. 該交流電的頻率為50Hz
B. 燈泡消耗的功率為250W
C. 變壓器原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5A
D. 流過(guò)燈泡的電流方向每秒鐘改變50次
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,小球從高處自由下落到豎直放置的輕彈簧上,在小球接觸彈簧到彈簧壓縮量最短的過(guò)程中,下列敘述中正確的是( )
A. 小球的機(jī)械能守恒
B. 小球一直做減速運(yùn)動(dòng)
C. 小球的動(dòng)能先增大后減小
D. 重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)使用了如圖所示的裝置,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz。
(1)該同學(xué)得到一條紙帶,在紙帶上取連續(xù)的六個(gè)點(diǎn),如圖所示,相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為10.0、12.0、14.0、16.0、18.0,則打E點(diǎn)時(shí)小車的速度為___________, 打A、F兩點(diǎn)的過(guò)程中小車的平均速度為___________,小車的加速度為___________。
(2)該同學(xué)要探究小車的加速度和質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該保持拉力不變;得到多組數(shù)據(jù)后他應(yīng)描給的圖象是___________(填“”還是“”)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在地面上方等間距分布著足夠多的、水平方向的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng),每一條形磁場(chǎng)區(qū)域的寬度及相鄰區(qū)域的間距均為d,F(xiàn)有一邊長(zhǎng)為l(l<d)的正方形線框在離地高h處以水平初速度v0從左側(cè)磁場(chǎng)邊緣進(jìn)入磁場(chǎng)。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。則
A. 線框在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定為
B. h越大線框運(yùn)動(dòng)的水平位移一定越大
C. v0的大小連續(xù)變化,線框落地點(diǎn)也一定相應(yīng)的連續(xù)變化
D. v0越大線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,a為放在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體,b為處于地面附近近地軌道上的衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測(cè)衛(wèi)星,若a、b、c、d的質(zhì)量相同,地球表面附近的重力加速度為g.則下列說(shuō)法正確的是
A. a和b的向心加速度都等于重力加速度g
B. b的線速度最大
C. c距離地面的高度不是一確定值
D. d的機(jī)械能最大
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