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如图,平行金属导轨由水平部分和倾斜部分组成,倾斜部分是两个竖直放置的四分之一圆弧...

如图,平行金属导轨由水平部分和倾斜部分组成,倾斜部分是两个竖直放置的四分之一圆弧导轨,圆弧半径r=0.2m。水平部分是两段均足够长但不等宽的光滑导轨,CC=3AA=0.6m,水平导轨与圆弧导轨在AA'平滑连接。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导体棒MNPQ的质量分别为ml=0.2kgm2=0.6kg,长度分别为l1=0.2ml2=0.6m,电阻分别为R1=1.0ΩR2=3.0ΩPQ固定在宽水平导轨上。现给导体棒MN一个初速度,使其恰好沿圆弧导轨从最高点匀速下滑,到达圆弧最低处AA'位置时,MN克服安培力做功的瞬时功率为0.04W,重力加速度g=10m/s2,不计导轨电阻,导体棒MNPQ与导轨一直接触良好。求:

(1)导体棒MN到达圆弧导轨最低处AA'位置时对轨道的压力大小;

(2)导体棒MN沿圆弧导轨下滑过程中,MN克服摩擦力做的功(保留3位有效数字)

(3)若导体棒MN到达AA'位置时释放PQ,之后的运动过程中通过回路某截面的电量q

 

(1)6N;(2)0.397J;(3)0.5C 【解析】 (1)导体棒MN到达圆弧最低处时,克服安培力做功的功率为P=B1I1l1v,由E1=Bl1v,,解得 v=2m/s 由牛顿第二定律有 解得 FN=6N 据牛顿第三定律,导体棒MN在位置时对轨道的压力大小为6N (2)导体棒MN沿圆弧轨道下滑过程中,感应电动势 有效值 经历时间为 产生的焦耳热为 克服安培力做功 W2=Q=0.00314J 根据动能定理 m1gr-W1-W2=0 解得 W1=0.397J (3)释放PQ后,当 Bl1v1=Bl2v2 时回路中的电流为0,对MN: -BIl1t=m1v1-m1v 对PQ: BIl2t=m2v2-0 整理得 v2=0.5m/s 对PQ: Bl2q=m2v2-0, 解得 q=0.5C  
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提供信息:若物体做机械振动的回复力F与振动物体的位移x满足关系式F=kx,那么机械振动的周期为,其中k为常数。如图是多米诺骨牌中滚球触发机关的一段示意图,轻质弹簧一端固定在斜面底端,质量为0.2kg的小球放在倾角为的光滑斜面最上端B点,在弹簧弹力作用下处于静止状态,弹簧的劲度系数为k0=5π2N/m,且不与小球拴接。长度l=0.5m的水平轨道CD和光滑圆弧轨道在D点相切,BC竖直高度差=0.6m,小球在水平轨道上受到恒定阻力f=0.6N。现用沿斜面向下的推力使小球缓慢移动一小段距离到达A点,此时突然撤去推力,弹簧上端到达B点时立即被锁定,小球从B点弹出后恰好沿水平方向进入CD轨道,继续运动到弧面上的触发点E,原速率弹回。已知重力加速度g=10m/s2。求:

(1)小球到C点时的速度大小;

(2)小球从A点到B点的过程中弹簧对小球的冲量大小;

(3)小球最终停止时离D点的距离。

 

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图甲中滑索巧妙地利用了景区的自然落差,为滑行提供了原动力。游客借助绳套保护,在高空领略祖国大好河山的壮美。其装置简化如图乙所示,倾角为的轨道上套一个质量为m的滑轮P,质量为3m的绳套和滑轮之间用不可伸长的轻绳相连。某次检修时,工人对绳套施加一个拉力F,使绳套从滑轮正下方的A点缓慢移动,运动过程中F与轻绳的夹角始终保持,直到轻绳水平,绳套到达B点,如图所示。整个过程滑轮保持静止,重力加速度为g,求:

(1)绳套到达B点时,轨道对滑轮的摩擦力大小和弹力大小;

(2)绳套从A缓慢移动到B的过程中,轻绳上拉力的最大值。

 

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某简易火情报警装置如图所示,导热良好的玻璃管竖直放置,管内用水银柱封闭一定质量的理想气体,当环境温度升高,水银柱上升到一定高度时,电路接通,蜂鸣器发出火情警报。已知玻璃管中的导线下端距离玻璃管底部60cm,环境温度为27时,玻璃管中封闭气柱长度为10cm;当环境温度上升到177时,蜂鸣器发出火情警报。

(1)求水银柱的长度;

(2)请分析说明在环境温度升高过程中,管中封闭气体是吸热还是放热。

 

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热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC),正温度系数电阻器的电阻值随温度升高而增大,负温度系数电阻器的电阻值随温度升高而减小,由于热敏电阻具有这种特性,常用在控制电路中,其电学符号为。实验室里有一只热敏电阻Rt,它在常温下阻值约为10Ω,现要探究通过该电阻的电流与其两端电压的关系,实验室里备有下列器材:

电流表A1,量程100mA,内阻约为

电流表A2,量程1.2A,内阻约为0.3Ω

电压表Vl,量程3V,内阻约为3kΩ

电压表V2,量程10V,内阻约为10kΩ

滑动变阻器R1,最大阻值为

滑动变阻器R2,最大阻值为500Ω

电源E,电动势为12V,内阻不计

开关、导线若干

(1)实验中要求通过热敏电阻Rt的电流从0开始逐渐增大,根据所提供的器材,请你设计实验电路,并将电路图画在答题纸指定的方框内____

(2)实验时,电流表应选__________,电压表应选__________,滑动变阻器应选__________(选填器材代号)

(3)根据实验测得数据描绘出热敏电阻的UI,关系曲线如图所示,该热敏电阻属于__________热敏电阻(选填“PTC”或“NTC);将该热敏电阻与电动势为6V、内阻为的电源组成回路,则该热敏电阻消耗的电功率为_______________W

 

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某实验兴趣小组查阅教材了解到木—木间的动摩擦因数为0.30,该小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间的动摩擦因数进一步验证。实验中,木块要在重锤的牵引下沿长木板做直线运动。对于该实验,请回答下面问题:

(1)如果实验所用重锤的质量约为150g,实验室里备有下列各种质量的木块,其中质量最合适的是____

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(2)如图乙是某次实验中打出的一条纸带,从某个便于测量的点开始,取一系列计数点并记为0123……10,每相邻两个计数点间还有4个点未画出,测得相邻计数点间的距离己标注在图上,电源频率f=50Hz,当地重力加速度g=9.8m/s2,请根据纸带计算重锤落地前木块运动的加速度大小为_____,木块与木板间的动摩擦因数为________________(计算结果保留2位有效数字)

(3)若实验测得的木块与木板间动摩擦因数比真实值偏大,你认为可能的原因是_____________(写出一条即可)

 

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