题目内容
【题目】导轨式电磁炮是利用磁场对电流的作用力,把电能转变成机械能的发射装置.如图为一电磁炮模型,把两根长为S0=100m,互相平行的铜制轨道放在垂直于轨道平面的磁场中,磁感应强度B=2.0×10﹣5T;质量m=2.0g的弹体(包括金属杆PQ的质量)静止在轨道之间的宽L=2m的金属架上,通电后通过弹体的电流I=10A,弹体在运动过程中所受的阻力f恒为4.0×10﹣5N,求:
(1)弹体最终以多大的速度V离开轨道?
(2)求弹体在S=25m处安培力的瞬时功率P?
【答案】
(1)解:弹体在加速过程中,F=BIL …①
由动能定理:(F﹣f)S0= mv2…②
联立①②解得:V=
代入数据得:v=6m/s
答:弹体最终以6m/s的速度V离开轨道;
(2)解:设S=25m处速度为V1,则在S距离内,由动能定理:
(F﹣f)S= mv12 …③
P=FV1 …④
联立①③④解得:P=BIL
代入数据得:P=1.2×10﹣3W
答:弹体在S=25m处安培力的瞬时功率P为1.2×10﹣3W.
【解析】飞机受重力、支持力和向前的安培力,合力等于安培力,根据动能定理、安培力公式列式后讨论即可.
【考点精析】本题主要考查了动能定理的综合应用和安培力的相关知识点,需要掌握应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷;安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零才能正确解答此题.
【题目】某课外学习小组想描绘标有“4V、2W”的小灯泡的U﹣I图象,实验中要求小灯泡两端电压从零开始连续变化.
(1)实验电路已经画出了一部分,如图甲所示,但尚未画完整,请将电路完整地连接好.
(2)按你连的电路,开关S闭合前,滑动变阻器的滑动触头P应移动到 端(选填“A”或“B”).
(3)经过正确的操作,测得的数据如下表:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
U/V | 0 | 0.4 | 0.8 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.8 | 3.2 | 3.6 | 4.0 |
I/A | 0 | 0.12 | 0.22 | 0.30 | 0.36 | 0.40 | 0.43 | 0.46 | 0.48 | 0.49 | 0.50 |
请在图乙中描点画出小灯泡的U﹣I曲线.