题目内容
【题目】(11分)如图,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和M'N'是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;两杆的总电阻为R,导轨间距为l.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨电阻可忽略,重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好.求:
(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比;
(2)两杆分别达到的最大速度.
【答案】(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比为2;
(2)两杆分别达到的最大速度为,.
【解析】试题分析:细线烧断前对MN和M'N'受力分析,得出竖直向上的外力F=3mg,
细线烧断后对MN和M'N'受力分析,根据动量守恒求出任意时刻两杆运动的速度之比.
分析MN和M'N'的运动过程,找出两杆分别达到最大速度的特点,并求出.
解:(1)细线烧断前对MN和M'N'受力分析,
由于两杆水平静止,得出竖直向上的外力F=3mg.
设某时刻MN和M'N'速度分别为v1、v2.
根据MN和M'N'动量守恒得出:mv1﹣2mv2="0"
求出:=2 ①
(2)细线烧断后,MN向上做加速运动,M'N'向下做加速运动,由于速度增加,感应电动势增加,
MN和M'N'所受安培力增加,所以加速度在减小.
当MN和M'N'的加速度减为零时,速度最大.
对M'N'受力平衡:BIl=2mg ②
I=③
E=Blv1+Blv2 ④
由①﹣﹣④得:v1=、v2=
答:(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比为2;
(2)两杆分别达到的最大速度为,.
【题目】(1)某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验,如图所示是他正要释放小车时的情形,该图中有几点存在不妥,请提出改进的几点建议。
1
2
(2)为了消除小车与水平木板之问摩擦力的影响应采取做法是( )
A.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 |
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动 |
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动 |
D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动 |
(3)若在实验过程没有平衡摩擦力,图中纵坐标a是小车的加速度,横坐标F是细线作用于小车的拉力。下列图像选项中正确的是( )
下图为改进后某次实验得到的纸带,其中ABCDE为计数点,而且每个计数点之间还有四个点未画出,已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出小车在C的速度大小为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2.(结果保留二位有效数字)