题目内容
如图所示,一个边缘带有凹槽的金属圆环,沿其直径装有一根长2L的金属杆AC,可绕通过圆环中心的水平轴O转动。将一根质量不计的长绳一端固定于槽内并将绳绕于圆环槽内,绳子的另一端吊了一个质量为m的物体。圆环的一半处在磁感应强度为B,方向垂直环面向里的匀强磁场中。现将物体由静止释放,若金属圆环和金属杆单位长度的电阻均为R。忽略所有摩擦和空气阻力.
(1)设某一时刻圆环转动的角速度为ω0,且OA边在磁场中,请求出此时电路中的电动势和通过金属杆OA中的感应电流的大小和方向;
(2)请求出物体在下落中达到的最大速度;
(3)当物体下落达到最大速度后,金属杆OC段进入磁场时,杆C、O两端电压多大?
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解:
① ![]()
② 等效电路如图所示,
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当达到最大速度时,重物的重力的功率等于
电路中消耗的电功率:
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其中:![]()
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③ OA上的电流大小为:
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当OC段在磁场中时,
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如图1所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验:
①为达到平衡阻力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做___________运动。
②连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2N,小力车的质量为0.2kg.
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△Ek,补填表中空格(结果保留至少小数点后第四位)。
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| O—B | O—C | O—D | O—E | O—F |
| W/J | 0.0432 | 0.0572 | 0.0734 | 0.0915 | |
| △Ek /J | 0.0430 | 0.0570 | 0.0734 | 0.0907 |
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=△Ek,与理论推导结果一致。
③实验前已测得托盘的质量7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_________kg(g取9.8m/s2,结果保留至小数点后第三位)