题目内容

【题目】如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T.将一根质量为m=0.05kg电阻为r(大小未知)的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.取g=10m/s2.求:

(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ;

(2)cd离NQ的距离s;

(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量.

(4)金属棒经历多长时间滑行至cd.

【答案】(1) μ=0.5 (2)s=2m (3) QR=0.08J (4)t=2s

【解析】(1)由乙图知,当v=0时,a=2m/s2.由牛顿第二定律得:

mgsinθ﹣μmgcosθ=ma

代入数据解得:μ=0.5

(2)由图象可知:当vm=2m/s时,a=0,金属棒达到稳定速度,则有:

感应电动势为:E=B0Lv

安培力为:FA=B0IL

感应电流为:

稳定时金属棒做匀速运动,受力平衡,可得:mgsinθ=FA+μmgcosθ

代入数据解得:r=1Ω

在此过程中通过金属棒截面的电量为:

又磁通量的变化量为:△Φ=B0Ls

代入数据解得:s=2m

(3)棒下滑的过程中重力、摩擦力与安培力做功,得:

mgh﹣μmgscos37°﹣WF=mvm2﹣0

回路中产生的总焦耳热为:Q总=WF;

电阻R上产生的热量为:QR= Q总;

代入数据得:QR=0.08J----1分

(4)

累加后

练习册系列答案
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【题目】(1)如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后,接通电源使光源正常工作。

①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游标尺)上有20分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示,此示数为_______mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐,测得A到B条纹间的距离为8.40mm。利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=________m(保留2位有效数字)。

②另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是________。

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间

B.仅将单缝远离双缝移动少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换

D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片

(2)在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验时用如图所示的装置。实验操作的主要步骤如下:

A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸,然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前,木板与槽口之间有一段距离,并保持板面与轨道末端的水平段垂直

B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹A

C.将木板沿水平方向向右平移一段动距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹B

D.将木板再水平向右平移同样距离x,使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,再在白纸上得到痕迹C

若测得A、B间距离为y1,B、C间距离为y2,已知当地的重力加速度为g。

①关于该实验,下列说法中正确的是_______

A.斜槽轨道必须尽可能光滑

B.每次释放小球的位置可以不同

C.每次小球均须由静止释放

D.小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h,之后再由机械能守恒定律求出

②根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为v0=________。(用题中所给字母表示)

③实验完成后,该同学对上述实验过程进行了深入的研究,并得出如下的结论,其中正确的是______。

A.小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为Δp1,小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为Δp2,则应有Δp1:Δp2=1:1

B.小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为Δp1,小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为Δp2,则应有Δp1:Δp2=1:2

C.小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为ΔEk1,小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为ΔEk2,则应有ΔEk1:ΔEk2=1:1

D.小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为ΔEk1,小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为ΔEk2,则应有ΔEk1:ΔEk2=1:3

④另外一位同学根据测量出的不同x情况下的y1和y2,令y= y2-y1,并描绘出了如图所示的y-x2图象。若已知图线的斜率为k,则小球平抛的初速度大小v0与k的关系式为____。(用题中所给字母表示)

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