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如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一倾角为α的光滑绝缘斜面上,导轨间距为L,电...

如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一倾角为α的光滑绝缘斜面上,导轨间距为L,电阻忽略不计且足够长,以宽度为d的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度为B.另有一长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d(d<L)的正方形线框连在一起组成的固定装置,总质量为m,导体棒中通有大小恒为I的电流.将整个装置置于导轨上,开始时导体棒恰好位于磁场的下边界处.由静止释放后装置沿斜面向上运动,当线框的下边运动到磁场的上边界MN处时装置的速度恰好为零.重力加速度为g.

(1)求刚释放时装置加速度的大小;

(2)求这一过程中线框中产生的热量;

(3)之后装置将向下运动,然后再向上运动,经过若干次往返后,最终整个装置将在斜面上作稳定的往复运动.求稳定后装置运动的最高位置与最低位置之间的距离.

 

(1);(2)BILd-4mgdsinα;(3) 【解析】 试题分析:(1)刚释放时有BIL- mgsinα=ma 解得 (3分) (2)装置由静止释放到线框的下边运动到磁场的上边界MN过程中线框中产生的焦耳热为Q,由能量守恒 BIL·d-mgsinα·4d-Q=0 解得 Q=BILd-4mgdsinα (5分) (3) 装置往复运动的最高位置: 线框的上边位于磁场的下边界,此时金属棒据磁场上边界为d; (3分) 装置往复运动到最低位置时: 金属棒在磁场内,设其距离上边界为x,则有 mgsinα·(x+d)=BIL·x (3分) 解得 (2分) 最高位置与最低位置之间的距离为 (2分) 考点:电磁感应与力学和能量的综合 【名师点睛】本题考查了电磁感应与力学和能量的综合,综合性较强,对学生的能力要求较高,(1)线框克服安培力做功等于整个回路产生的热量,根据动能定理求出导体棒从静止开始运动到MN处线框克服安培力做的功,从而求出线框产生的热量;(2)在线框进入磁场和离开磁场的过程中,做变加速直线运动,线框离开磁场做匀加速直线运动,当导体棒进入磁场做匀减速直线运动到速度为零;(3)线框最终做往复运动,最高点时上边位于MN处,因为导体棒向下进入磁场做匀减速直线运动,向上进入磁场做匀加速直线运动,知速度最大的位置导体棒位于PQ处.根据动能定理求出最大的速度。  
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考点分析:
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如图所示,在坐标系的第一、四象限存在一宽度为 a、垂直纸面向外的有界匀强磁场,磁感应强度的大小为 B;在第三象限存在与 y 轴正方向成 θ=60°角的匀强电场。一个粒子源能释放质量为m、电荷量为+q的粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子源在点时发出的粒子恰好垂直磁场边界 EF 射出;将粒子源沿直线 PO 移动到 Q 点时,所发出的粒子恰好不能从 EF 射出。不计粒子的重力及粒子间相互作用力。求:

1)匀强电场的电场强度

2PQ 的长度

 

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(10分)如图所示,一半径为R=0.2m的竖直粗糙圆弧轨道与水平地面相接于B点,C.D两点分别位于轨道的最低点和最高点.距地面高度为h=0.45m的水平台面上有一质量为m=1kg可看作质点的物块,物块在水平向右的恒力F=4N的作用下,由静止开始运动,经过t=2s时间到达平台边缘上的A点,此时撤去恒力F,物块在空中运动至B点时,恰好沿圆弧轨道切线方向滑入轨道,物块运动到圆弧轨道最高点D时对轨道恰好无作用力.物块与平台间的动摩擦因数μ=0.2,空气阻力不计,取 g=10m/s2.求

(1)物块到达A点时的速度大小vA

(2)物块到达B点时的速度大小vB

(3)物块从B点运动到D点过程中克服摩擦力所做的功.

 

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航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量 m=2 ㎏,动力系统提供的恒定升力F=28N,飞行器飞行时所受的阻力大小 f=4N 且保持不变,g 10m/s2.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升,12s 后飞行器因故立即失去升力无法修复.求:

1)正常飞行 t1=12s 到达高度 h1

2)飞行器还能上升的高度 h2

 

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在测定某新型电池的电动势和内阻的实验中,所提供的器材有:

待测电池(电动势约 6V

电流表 G (量程 6.0mA,内阻 r1=100Ω

  电流表 A(量程 0.6A,内阻 r2=5.0Ω

定值电阻 R1=100Ω,定值电阻 R2=900Ω

滑动变阻器 R/0~50Ω),开关、导线若干

1)为了精确测出该电池的电动势和内阻,采用图甲所示实验电路图,其中定值电阻应选用_______(选填 R1 R2)

2)某同学在实验中测出电流表 A 和电流表 G 的示数 IIg,根据记录数据作出 Ig—I 图象如图乙所示,根据图象可求得,被测电池电动势 E = _____________V;内阻 r =_________

 

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如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于 O 点,另一端与小球相连。现将小球从M 点由静止释放,它在下降的过程中经过了 N 点。已知 MN 两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONM<OMN<π/2。在小球从 M 点运动到 N 点的过程中

A. 弹力对小球先做正功后做负功

B. 有两个时刻小球的加速度等于重力加速度

C. 弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零

D. 小球到达 N 点时的动能等于其在 MN 两点的重力势能之差

 

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