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如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成30°角,两导轨...

如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MNPQ所在平面与水平面成30°角,两导轨的间距l=0.50 m,一端接有阻值R=1.0 Ω的电阻.质量m=0.10 kg的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直,电阻r=0.25 Ω.整个装置处于磁感应强度B=1. 0 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.t=0时刻,对金属棒施加一平行于导轨向上的外力F,使之由静止开始运动,运动过程中电路中的电流随时间t变化的关系如图乙所示.电路中其他部分电阻忽略不计,g10 m/s2.求:

14.0 s末金属棒ab瞬时速度的大小;

23.0 s末力F的大小;

3已知04.0 s时间内电阻R上产生的热量为0.64 J,试计算F对金属棒所做的功.

 

(1)2.0 m/s.(2)0.85 N(3)3.0 J 【解析】(1)由题图乙可得:t=4.0 s时,I=0.8 A. 根据I=,E=Blv 解得:v=2.0 m/s.                   (2)由I=和感应电流与时间的线性关系可知,金属棒做初速度为零的匀加速直线运动. 由运动学规律v=at 解得4.0 s内金属棒的加速度大小a=0.5 m/s2          对金属棒进行受力分析,根据牛顿第二定律得:F-mgsin 30°-F安=ma 又F安=BIl 由题图乙可得,t=3.0 s时,I=0.6 A 解得F安=0.3 N,外力F=0.85 N                              (3)根据焦耳定律:Q=I2Rt Q′=I2rt 解得在该过程中金属棒上产生的热量Q′=0.16 J 电路中产生的总热量为:Q总=0.80 J 根据能量守恒定律有: WF=ΔEp+Q总+mv2 ΔEp=mgxsin 30° x=at2 解得ΔEp=2.0 J F对金属棒所做的功WF=3.0 J      
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平面OM和平面ON之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为qq>0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM30°角。已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。不计粒子重力。求:

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2)为了精确测量该电阻Rx的阻值,该同学从实验室找来了下列器材:

电流表A10−40 mA.内阻r1=11.5 Ω

电流表A20−100 mA.内阻r2≈5 Ω

滑动变阻器R0−10 Ω

电源E(电动势1.5 V、内阻不能忽略

开关、导线若干

实验中要求调节范围尽可能大,在方框内画出符合要求的电路图,并在图中注明各元件的符号_______

I1I2分别表示电流表A1A2的示数,该同学通过描点得到了如图所示的I1I2图像,则电阻的阻值为_____________Ω

 

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DIS研究加速度与力的关系的实验装置如图(a)所示,实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F.通过增加钩码的数量,多次测量,可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a﹣F图线,如图(b)所示.

1)图线     (选填“①”“②”) 是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的;

2)在轨道水平时,小车运动的阻力Ff=     N

3)(单选)图(b)中,拉力F较大时,a﹣F图线明显弯曲,产生误差.为避免此误差可采取的措施是    

A.调整轨道的倾角,在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动

B.在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码,使钩码的总质量始终远小于小车的总质量

C.将无线力传感器捆绑在小车上,再将细线连在力传感器上,用力传感器读数代替钩码的重力

D.更换实验中使用的钩码规格,采用质量较小的钩码进行上述实验.

 

 

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