题目内容

15．如图1，光滑平行金属导轨足够长，匀强磁场垂直导轨平面向上，相同规格的灯L1、L2都标有“3V 3W”字样．在电键S断开时，把一根电阻不计、质量m=0.1千克的金属棒从导轨上静止释放，金属棒下滑过程中计算机根据采集到的数据得到完整的U-I图象如图2所示，则电键S闭合后金属棒到达最大速度时电压传感器的示数为1.2V；电键S闭合的条件下，要使金属棒到达最大速度时灯L1正常发光，则金属棒的质量应变为0.25kg． 

分析 在电键S断开时，由图2知读出最大电流，即金属棒匀速运动时的电流．电键S闭合后金属棒到达最大速度时也做匀速运动，根据平衡条件和安培力公式结合求解通过金属棒的电流，得到两种情况下通过灯泡L1的电流关系，即可求得第二种情况下的最大电流，由欧姆定律求解电压传感器的示数．灯L1正常发光时电流要达到额定值，根据平衡条件和安培力公式、欧姆定律结合求解棒的质量．

解答 解：在电键S断开时，由图2知读出通过金属棒的最大电流为I1=0.8A．
设电键S闭合后金属棒到达最大速度时通过每个灯泡的电流为I2．
由于金属棒到达最大速度时都做匀速运动，受力平衡，则有：
S断开时，有mgsin37°=BI1L ①
S闭合时，有mgsin37°=B•2I2L ②
则得I2=0.4A，
灯泡的电阻为RL=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{{3}^{2}}{3}$=3Ω ③
故电键S闭合后金属棒到达最大速度时电压传感器的示数为U=I2RL=1.2V ④
电键S闭合的条件下，要使金属棒到达最大速度时灯L1正常发光，通过灯泡的电流为 IL=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=1A，设此时金属棒的质量应变为m′，由平衡条件得：
  m′gsin37°=B•2ILL ④
由①③解得：m′=0.25kg
故答案为：1.2，0.25．

点评 本题要把握住金属棒匀速运动时速度最大，灵活运用比例法解决两种相似情形的问题．

练习册系列答案
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5．如图所示，竖直平面内轨道ABCD的质量M=0.4kg，放在光滑水平面上，其中AB段是半径R=0.4m的光滑$\frac{1}{4}$圆弧，在B点与水平轨道BD相切，水平轨道的BC段粗糙，动摩擦因数μ=0.4，长L=3.5m，C点右侧轨道光滑，轨道的右端连一轻弹簧．现有一质量m=0.1kg的小物体（可视为质点）在距A点高为H=3.6m处由静止自由落下，恰沿A点滑入圆弧轨道（g=10m/s2）．求：
①ABCD轨道在水平面上运动的最大速率；
②小物体第一次沿轨道返回到A点时的速度大小．
6．下列关于电磁波的说法，正确的是（　　）
A．电磁波不能发生反射
B．光速不变原理表明电磁波在不同介质中都以光速c传播
C．一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线
D．电磁波是一种特殊的物质，不携带能量
3．热敏电阻（符号）包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）．正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值增大，负温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值减小．热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中．某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx（常温下阻值约为10Ω）的电流随其两端电压变化的特点．
A．电流表A1（量程100mA，内阻约1Ω）
B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．电压表V（量程15.0V，内阻约10kΩ）
D．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）
E．滑动变阻器R′（最大阻值为500Ω）
F．电源E（电动势15V，内阻忽略）
G．电键、导线若干

（1）实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的器材为：电流表B；滑动变阻器D．（只需填写器材前面的字母即可）
（2）请在所提供的器材中选择必需的器材，在图1虚线框内画出正确的电路图．
（3）该小组测出热敏电阻R1的U-I图线如图2曲线Ⅰ所示．该电阻是PTC热敏电阻（填“PTC”或“NTC”）．
（4）该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U-I图线如图2曲线Ⅱ所示．然后又将热敏电阻R1、R2分别与另外一电池组连成如图3所示电路．测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A，则电池组的电动势为10.0V，内阻为6.67Ω．（结果均保留三位有效数字）
10．如图所示，质量分别为m1和m2的两个球，用不计质量的轻质弹簧连在一起，且以长为l1的线拴在轴上，m1和m2均以ω角速度绕OO′轴在水平光滑桌面上做匀速圆周运动，此时两球间距离为l2，且线、弹簧、两球在同一直线上，若此时将线烧断，则在烧断的瞬间两球的加速度a1和a2分别为多少？
20．欧洲航天局用阿里亚娜火箭发射地球同步卫星．该卫星发射前在赤道附近南美洲的法属圭亚那的库卢基地某个发射场上等待发射时为1状态，发射到近地轨道上做匀速圆周运动时为2状态，最后通过转移、调试，定点在地球同步轨道上时为3状态，将下列物理量按从小到大的顺序用不等号排列：①这三个状态下卫星的线速度大小v2＞v3＞v1；②向心加速度大小a2＞a3＞a1；③周期大小T1=T3＞T2．
7．光滑水平面上有一质量为2kg的物体，在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态．现同时撤去大小分别为5N和15N的两个水平力而其余力保持不变，关于此后物体的运动情况的说法中正确的是（　　）
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C．一定做匀变速运动，加速度大小可能10m/s2
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4．下列说法中正确的是（　　）
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B．硬币或钢针能浮于水面上，是由于液体表面张力的作用
C．晶体有固定的熔点，具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性
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5．关于牛顿第一定律，以下说法错误的是（　　）
A．伽利略的理想斜面实验是牛顿第一定律的”实验“基础
B．牛顿第一定律可以用真实的实验进行验证
C．牛顿第一定律表明一切物体都具有惯性
D．牛顿第一定律是牛顿物理学的基石

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