题目内容

【题目】如图所示,两根平行光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,下端PQ接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中。一质量为m、电阻也为R的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上,静止时导体棒处于导轨的MN处。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的中心轴线与导轨平行。现将导体棒从弹簧处于自然长度时由静止释放,整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。则下列说法中正确的是

A. 当导体棒沿导轨向下运动时流过电阻R的电流方向为由PQ

B. 当导体棒的速度最大时,弹簧的伸长量为

C. 导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为EP,则导体棒从开始运动到停止运动的过程中,回路中产生的焦耳热为

D. 若导体棒第一次运动到MN处时速度为v,则此时导体棒的加速度大小为

【答案】ACD

【解析】

由右手定则可以判断出电流方向;当导体棒所受合力为零时速度最大,应用平衡条件可以求出此时弹簧的伸长量;根据能量守恒定律求出回路产生的焦耳热;根据安培力公式求出导体棒受到的安培力,然后应用牛顿第二定律求出导体棒的加速度.

A.由右手定则可知,当导体棒沿导轨向下运动时流过电阻R的电流方向为由PQ,故A正确;

B.导体棒所受合力为零,即:重力、弹簧弹力与安培力合力为零时速度最大,弹簧伸长量为时,弹簧弹力为:mgsinθ,此时导体棒所受合力为安培力,导体棒速度不是最大,故B错误;

C.导体棒最终静止,由平衡条件得:mgsinθ=kx,弹簧伸长量:,由能量守恒定律得:mgxsinθ=Q+EP,解得:,故C正确;

D.导体棒到达MN处时,弹簧的弹力:kx=mgsinθ,此时导体棒受到的安培力:,对导体棒,由牛顿第二定律得:,解得:,故D正确;

故选ACD.

练习册系列答案
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【题目】某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水离子浓度低,电阻率大,一般电阻率ρ≥200Ω·m的工业废水即达到排放标准)。图甲所示为该组同学所用圆柱形盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余侧面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱。

(1)先用刻度尺和游标卡尺分别测量盛水容器的长度L和内径D,某次测量示数如图乙所示,他们的读数分别为:L=40.0cmD=___________cm

将水样注满容器后,进行以下操作:

(2)分别用多用电表欧姆挡的“×1k”“×100”两挡粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图丙所示,则所测水样的电阻约为___________Ω

(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:

A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)

B.电压表(量程15V,电阻RV约为10kΩ)

C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)

D.电源(12V,内阻约10Ω)

E.开关一只,导线若干

请在图丁中完成电路连接。________________________

(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组UI数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如下表所示。

U/V

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

I/mA

0.73

1.43

2.17

2.89

3.58

由以上测量数据得到U/I的平均值为2772Ω,则待测水样的电阻为___________Ω。据此可知,所测水样___________排放标准(达到没达到”)

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