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如图所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间...

如图所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为6ec8aac122bd4f6e的绝缘斜面上,两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑,经过足够长的时间后,金属杆达到最大速度vm,在这个过程中,电阻R上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好,它们之间的动摩擦因数为μ且μ< tanθ。已知重力加速度为g。

(1)求磁感应强度的大小;

(2)金属杆在加速下滑过程中,当速度达到v1(v1<vm)时,求此时杆的加速度大小;

(3)求金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)(2)(3) 【解析】 当ab匀速运动时的受力图如右图所示(从前向后看的视图):图中Ff为滑动摩擦力,FN为斜面支持力,F安为感应电流的安培力,mg为导体棒的重力。这时导体棒匀速直线运动,其所受的合力为零,满足下面方程: ,                 (2分) ,                   (1分) 由滑动摩擦力公式:,       (1分) 由安培力公式,             (1分) 由欧姆定律I=E/R,                  (1分) 由电磁感应定律得E=BLvm,           (1分) 以上六式解得:           (1分) (2)当导体棒的速度为v1时,由牛顿第二定律得: ,其中为速度时v1时导体棒中的电流。   (2分) 而=BLv1/R,                                                         (1分) 代入上式解得加速度a=                        (1分) (3)由能量守恒知,导体棒减少的重力势能,转化为动能和电能,电能通过电阻R又转化为热量。所以满足:,其中为克服摩擦力做的功,         (2分) ,,                                    (1分) 解得金属棒下降的高度为                           (1分)
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有三盏电灯L1L2L3,规格分别为“110V 100W”、“110V 60W”、“110V 25W”,在只能增加一个设备(或一个用电器),能使每盏灯都正常发光(要求设计的电路最节省电能)。求:

(1)如果使用220V直流电源,应增加什么设备(或用电器)如何连接?说明理由,并在对应方框内画出电路图;

(2)如果使用220V交流电源,应增加什么设备(或用电器)如何连接?说明理由,并在对应方框内画出电路图。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图所示为用频闪照相的方法拍到的一个水平放置的弹簧振子振动情况.甲图是振子静止在平衡位置的照片,乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20 mm处,放手后向右运动周期内的频闪照片.已知频闪的频率为10 Hz.求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)相邻两次闪光的时间间隔t0、振动的周期T0.

(2)若振子的质量为20 g,弹簧的劲度系数为50 N/m,则振子的最大加速度是多少?

 

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①在用单摆测量重力加速度的实验中,某同学用游标卡尺测摆球的直径D如下左图,用秒表测振动的时间t如下右图,D=__________cm      t=__________s

②某同学在一次用单摆测重力加速度的实验中,测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况,并将记录的结果描绘在如图所示的坐标系中。图中各坐标点的标说明: 6ec8aac122bd4f6e分别对应实验中5种不同摆长的情况。在处理数据时,该同学实验中的第     _____点应当舍弃。画出该同学记录的T2-l图线。求重力加速度时,需首先求出图线的斜率k,则用斜率k求重力加速度的表达式为g=     

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图(1)所示,在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图(2)所示.

①刚开始计时时,振子处在      位置(填左边最大位移处或右边最大位移处),t=17 s时振子相对平衡位置的位移是       cm,此时速度为         (填正或负)向最大。

②若纸带运动的速度为2 cm/s,振动图线上1、3两点间的距离是        cm。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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一小型发电机内的矩形线圈,在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100,穿过每匝线圈的磁通Φ 随时间t按正弦规律变化,如图14所示.发电机内阻r=5.0Ω,外电路电阻R=95Ω.已知感应电动势的最大值Em=nωΦm,其中Φm为穿过每匝线圈的磁通量的最大值.则:

①电动势的瞬时值为:e =                     V。

②串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数为          A。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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