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如图所示,MNPQ是用单位长度电阻为r0的均匀金属条制成的矩形闭合框,线框固定在...

如图所示,MNPQ是用单位长度电阻为r0的均匀金属条制成的矩形闭合框,线框固定在倾角为θ的绝缘斜面上,MN长为L,MQ长为4L,有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过斜面。质量为m的金属杆ab在外力F作用下,以速度v匀速沿斜面向下滑过矩形框,滑行过程中ab始终平行于MN且与框良好接触,外力F始终沿斜面且垂直于ab。已知金属杆ab的单位长度电阻为2.1r0,不计杆与框的摩擦。重力加速度取g,将杆ab经过MN时的位移记为s=0,求:

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(1)杆ab中感应电流I随位移s变化的关系式;

(2)杆ab发热功率的最小值;

(3)矩形框MNPQ上发热功率最大时ab杆的位移;

(4)杆ab在矩形框MNPQ上滑动过程中外力F的变化情况。

 

(1)I= (2) (3) (4)若mgsinθ≥ ,则外力F向上,先增大后减小 若mgsinθ≤ ,则外力F向下,先减小后增大 若<mgsinθ <,则外力F先向下减小后向上增大,再先向上减小后向下增大 【解析】 试题分析:(1)感应电动势,外电路被分为上下两部分,R外= =r0 I === =。 (2)外电路电阻最大时,感应电流最小,发热功率最小。因为为常数,所以当时有最大值,即位移,此时R外= =r0=2.5Lr0,Pab= I2R内=()2 R内=。 (3)矩形框的功率即电路的输出功率,P出= I2R外=()2×R外= 根据基本不等式:,当时有最小值,所以当,即时,最大。 ,即=r0=2.1Lr0,可解得,。 (4)电流先减小后增大,先减小后增大,在滑过框架的过程中,R外min=r0=0.9 Lr0, FAmax=,当在MQ中点时,,,FAmin=。 若mgsinθ≥ ,则外力F向上,先增大后减小 若mgsinθ≤ ,则外力F向下,先减小后增大 若<mgsinθ <,则外力F先向下减小后向上增大,再先向上减小后向下增大。 考点:导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律 【名师点睛】注意:金属框上下两部分为两个并联的外电阻,随位移动态变化,分析并联电阻值为先增大后减小;外电路功率最大时,应满足;重力沿斜面分力与安培力大小关系不确定,最后一问结论要分区间讨论,该部分易错.  
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考点分析:
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如图,O、A、B为同一竖直平面内的三个点,OB沿竖直方向,AOB60OAOB23,将质量为m的小球自O点水平向右抛出,其初动能为Ek0,小球在运动过程中恰好通过A点。现使小球带电量为q的正电荷,同时加一匀强电场,电场方向与OAB所在平面平行将小球以Ek0的初动能自O点某一方向抛出,该小球再次通过了A点,且到达A点时的动能EkAʹ=3Ek0若将该小球以Ek0的初动能从O点另一方向抛出,小球恰好通过B点,且到达B点时的动能EkB=7Ek0,设重力加速度大小为g,求:

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(1)无电场时,小球到达A点时的动能EkA=?

(2)所加匀强电场的电场强度。

 

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节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量m=1000kg的混合动力轿车,在平直公路上以速度v1=90km/h匀速行驶,发动机的输出功率为P=50kW。当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运动,运动L=72m后,速度变为v2=72km/h。此过程中发动机功率的满分5 manfen5.com用于轿车的牵引,满分5 manfen5.com用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求

(1)轿车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时,所受阻力f的大小;

(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中,电池获得的电能E

(3)轿车仅用上述减速过程中获得的电能E在同样的道路上以72km/h的速度能匀速行驶的距离Lʹ

 

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质量为10kg的物体在F=200N的水平推力作用下,从固定斜面底端由静止开始沿斜面向上运动,已知斜面的倾角θ=37°,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2斜面足够长已知sin37°0.6cos37°0.8重力加速度g取10m/s2

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(1)物体向上运动的加速度大小;

(2)若物体上行4m后撤去推力F,则物体还能沿斜面向上滑行多少距离?

 

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如图所示,AB是一可升降的竖直支架,支架顶端A处固定一弧形轨道,轨道末端水平。一条形木板的上端铰接于过A的水平转轴上下端搁在水平地面上将一小球从弧型轨道某一位置由静止释放,小球落在木板上的某处,测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角θ,并算出tanθ。改变支架AB的高度,将小球从同一位置释放重复实验,得到多组x和tanθ,记录的数据如下表:

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(1)在图B.的坐标中描点连线做出x-tanθ的关系图像

(2)根据x-tanθ图像可知小球做平抛运动的初速度v0__________m/s实验中发现θ超过60°后,小球将不会掉落在斜面上,则斜面的长度为________m重力加速度g取10m/s2

(3)实验中有一组数据出现明显错误,可能的原因是

_______________________________________________。

 

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某探究小组设计了用一把尺子测定动摩擦因数的实验方案。如图所示,将一个小球和一个滑块用细绳连接,跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止,剪断细绳后,小球自由下落,滑块沿斜面下滑,可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音,保持小球和滑块释放的位置不变,调整挡板位置,重复以上操作,直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和滑块沿斜面运动的位移x。(空气阻力对本实验的影响可以忽略)

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(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。

(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。

(3)(多选)以下能引起实验误差的是    )

A.滑块的质量

B.当地重力加速度的大小

C.长度测量时的读数误差

D.小球落地和滑块撞击挡板不同时

 

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