如图所示,一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动,其在纸面上的长度为L1,垂直纸面的长度为L2.在膜的下端(图中A处)挂有一平行于转轴,质量为m,长

如图所示,一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动,其在纸面上的长度为L1,垂直纸面的长度为L2.在膜的下端(图中A处)挂有一平行于转轴,质量为m,长

题型:不详难度:来源:
如图所示,一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动,其在纸面上的长度为L1,垂直纸面的长度为L2.在膜的下端(图中A处)挂有一平行于转轴,质量为m,长为L3的导体棒使膜形成平面.在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板,能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能,并将其转化成电能.光电池板可等效为一个电池,输出电压恒定为U;输出电流正比于光电池板接收到的光能(设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定).导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中,并与光电池构成回路,流经导体棒的电流垂直纸面向外(注:光电池与导体棒直接相连,连接导线未画出).
(1)再有一束平行光水平入射,当反射膜与竖直方向成θ=60°时,导体棒受力处于平衡状态,求此时电流强度的大小和光电池的输出功率.
(2)当θ变成45°时,光电池板接收到的光能对应的功率P’与当θ=60°时光电池板接收到的光能对应的功率P之比?
(3)当θ变成45°时,通过调整电路使导体棒保持平衡,光电池除维持导体棒处于平衡外,还能输出多少额外电功率?魔方格
答案

魔方格
(1)导体棒受力如图,棒所受的安培力FA=BIL2,导体棒受力平衡,则有
  mgtanθ=FA
解得,I=
mgtanθ
BL2

当θ=60°时,I1=


3
mg
BL2

光电池输出功率为P1=UI1=


3
mgU
BL2

(2)当θ变成45°时,设光电池输出功率为P2,根据几何关系可知:
P2
P1
=
L1L2cos45°
L1L2cos60°
=


2

(3)当θ=45°时,维持力平衡需要的电流为I2=
mg
BL2
,可得P2=


2
P1=


6
mgU
BL2

而光电池产生的电流为I光电=
P2
U
=


6
mg
BL2
,所以能提供的额外电流为I额外=I光电-I2=(


6
-1)
mg
BL2

魔方格

故可提供额外功率为P额外=UI额外=
(


6
-1)mgU
BL2

答:
(1)此时电流强度的大小是


3
mg
BL2
,光电池的输出功率是


3
mgU
BL2

(2)当θ变成45°时,光电池板接收到的光能对应的功率P′与当θ=60°时光电池板接收到的光能对应的功率P之比为


2

(3)还能输出额外电功率为
(


6
-1)mgU
BL2
举一反三
物块1、2放在光滑水平面上加用轻质弹簧相连,如图所示.今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2.且F1大于F2,则弹簧秤的示数(  )
A.一定等于F1+F2B.一定等于F1-F2
C.一定大于F2小于F1D.条件不足,无法确定
魔方格
题型:江苏模拟难度:| 查看答案
一辆小车在水平路面上行驶,车内用细绳悬挂一质量为m=1kg的摆球.若细绳的最大张力为T=10


5
N.当摆球与小车相对静止时,小车的加速度a的大小可能是(  )
A.0 m/s2B.10 m/s2C.20 m/s2D.30 m/s2
题型:徐汇区模拟难度:| 查看答案
如图所示,重为G的均匀棒水平地搁在一个圆柱体B上.二者的接触点D离棒的左端距离是棒长的3/5,当圆柱体顺时针方向转动时,在棒的右端与它紧靠着的木板C恰能沿光滑竖直墙面匀速下滑,则木板C的重为______.若木棒与圆柱体间的动摩擦因素为μ,则棒与圆柱体间的滑动摩擦力为______.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
(附加题)如图所示,轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、B上,质量为m的物块悬挂在绳上O点,O与A、B两滑轮的距离相等.在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力F=mg.先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持C、D两端的拉力F不变.
(1)当物块下落距离h为多大时,物块的加速度为零?
(2)在物块下落上述距离的过程中,克服C端恒力F做功W为多少?
(3)求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H?魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
质量为1kg的物体在粗糙的水平面上滑行,其动能和位移变化情况如图所示,则物体与地面间的动摩擦因数μ=______,滑动过程持续的时间是______s.(g取10m/s2魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
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