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相距L=1.5 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1 kg的金属棒ab和质...

相距L=15 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1 kg的金属棒ab和质量为m2=027 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图a所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=075,两棒总电阻为18Ω,导轨电阻不计。t = 0时刻起,ab棒在方向竖直向上、大小按图b所示规律变化的外力F作用下,由静止沿导轨向上匀加速运动,同时也由静止释放cd棒。g取10 m/s2

1求磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;

2已知在2 s内外力F做功40 J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;

3求出cd棒达到最大速度所对应的时刻t1

 

(1)1.2T;1m/s2(2)18J(3)2s 【解析】 试题分析:(1)经过时间t,金属棒ab的速率 回路中的感应电流为 对金属棒ab,由牛顿第二定律得, 即 由图b可知:t1=0 时,F1=11N ; t2 = 2 s时,F2 =14.6N , 代入上式解得: (2)在2s末金属棒ab的速率 所发生的位移 由动能定理得: 又 联立以上方程,解得: (3)由题意可知:cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大;然后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动。 当cd棒速度达到最大时,有 又 vm=at1 整理得 考点:牛顿第二定律;法拉电磁感应定律;能量守恒定律 【名师点睛】本题关键是根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律、运动学公式推导出拉力与时间的关系式,综合性较强。  
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考点分析:
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如图所示,MN、PQ为间距L=05 m的足够长平行导轨,NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5 Ω 的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B0=1 T。将一根质量为m=005 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=05,当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度,cd距离NQ为s=2 m。试解答以下问题:g=10 m/s2,sin37°=06,cos37°=08

1当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大?

2金属棒达到的稳定速度是多大?

3当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少?

 

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某地区多发雾霾天气,PM25浓度过高,为防控粉尘污染,某同学设计了一种除尘方案,用于清除带电粉尘模型简化如图所示,粉尘源从A点向水平虚线上方竖直平面内各个方向均匀喷出粉尘微粒,每颗粉尘微粒速度大小均为v=10 m/s,质量为m=5×10-10 kg,电荷量为q=+1×10-7 C,粉尘源正上方有一半径R=05 m的圆形边界匀强磁场,磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外且大小为B=01 T的,磁场右侧紧靠平行金属极板MN、PQ,两板间电压恒为U0,两板相距d=1 m,板长l=1 m。不计粉尘重力及粉尘之间的相互作用,假设MP为磁场与电场的分界线。已知求:

1微粒在磁场中的半径r并判断粒子出磁场的速度方向;

2若粉尘微粒100%被该装置吸收,平行金属极板MN、PQ间电压至少多少?

 

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如图所示为一种可测量磁感应强度的实验装置:磁铁放在水平放置的电子测力计上,两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场的影响可忽略不计,此时电子测力计的示数为G1。将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中,两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,此时电子测力计的示数为G2。现使铜棒以竖直向下的恒定速率v在磁场中运动,这时电子测力计的示数为G3,测得铜条在匀强磁场中的长度为L,回路总阻值为R。铜条始终未与磁铁接触。

1下列判断正确的是   

AG1<G2<G3       BG1=G2<G3

CG1=G2>G3       DG1<G2=G3

2由以上测得量可以写出磁感应强度B大小的表达式为____________。

 

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目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源,用久以后性能会下降,表现之一为电瓶的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充满电,准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内电阻。

A待测电瓶,电动势约为3 V,内阻约几欧姆

B直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3

C定值电阻R0未知

D滑动变阻器R,最大阻值Rm

E导线和开关

1根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图。

2实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10,U20,则R0=_________用U10、U20、Rm表示

3实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1一U2图象如图丙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电瓶的电动势E=________,内阻r=__________用k、a、R0表示

 

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如图所示,匀强磁场的方向垂直于光滑的金属导轨平面向里,极板间距为d的平行板电容器与总阻值为2R0的滑动变阻器通过平行导轨连接,电阻为R0的导体棒MN可在外力的作用下沿导轨从左向右做匀速直线运动。当滑动变阻器的滑动触头位于a、b的中间位置且导体棒MN的速度为v0时,位于电容器中P点的带电油滴恰好处于静止状态。若不计摩擦和平行导轨及导线的电阻,各接触处接触良好,重力加速度为g,则下列判断正确的是   

A油滴带正电荷

B若将上极板竖直向上移动距离d,油滴将向上加速运动,加速度a = g/2

C若将导体棒的速度变为2v0,油滴将向上加速运动,加速度a = g

D若保持导体棒的速度为v0不变,而将滑动触头置于a端,同时将电容器上极板向上移动距离d/3,油滴仍将静止

 

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