如图所示,两根相同的平行金属直轨道竖直放置,上端用导线接一定值电阻,下端固定在水平绝缘底座上。底座中央固定一根弹簧,金属直杆ab通过金属滑环套在轨道上。在MNP
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如图所示,两根相同的平行金属直轨道竖直放置,上端用导线接一定值电阻,下端固定在水平绝缘底座上。底座中央固定一根弹簧,金属直杆ab通过金属滑环套在轨道上。在MNP
题型:不详
难度:
来源:
如图所示,两根相同的平行金属直轨道竖直放置,上端用导线接一定值电阻,下端固定在水平绝缘底座上。底座中央固定一根弹簧,金属直杆ab通过金属滑环套在轨道上。在MNPQ之间分布着垂直轨道面向里的匀强磁场,现用力压杆使弹簧处于压缩状态,撤力后杆被弹起,脱离弹簧后进入磁场,穿过PQ后继续上升,然后再返回磁场,并能从边界MN穿出,此后不再进入磁场。杆ab与轨道的摩擦力大小恒等于杆重力的
倍。已知杆向上运动时,刚穿过PQ时的速度是刚穿过MN时速度的一半,杆从PQ上升的最大高度(未超过轨道上端)是磁场高度的n倍;杆向下运动时,一进入磁场立即做匀速直线运动。除定值电阻外不计其它一切电阻,已知重力加速度为g。求:
(1)杆向上穿过PQ时的速度与返回PQ时的速度大小之比v
1
:v
2
;
(2)杆向上运动刚进入MN时的加速度大小a;
(3)杆向上、向下两次穿越磁场的过程中产生的电热之比Q
1
:Q
2
。
答案
(1)
;(2)
;(3)
解析
试题分析:(1)设杆从PQ上升的最大高度为h,上升过程中的加速度大小为
,
则
,
; (1分)
下降过程中的加速度大小
,
则
,
; (1分)
。 (2分)
(2)设杆质量为m,长度为l,定值电阻阻值为R。
杆刚进入MN时的速度为v
0
,切割产生的电动势
,回路中的电流
,
ab杆受到的安培力大小为
,方向竖直向下。① (1分)
杆刚进入MN时,由牛顿第二定律
,
得
。② (1分)
由题意,杆下落进入磁场做匀速运动,速度为v
2
,
切割产生的电动势
,
此时回路中的电流
,
ab杆受到的安培力大小为
,③ (1分)
这一过程中杆受力平衡,即
,可得
。 (1分)
由(1)问
,且
,可得
。④
由①③④,可得
, (2分)
代入②中,可得
。 (2分)
(3)设磁场高度为d,向上穿过磁场的过程中,由动能定理
⑤(1分)
杆过PQ后继续上升了nd,这一过程由动能定理
⑥ (1分)
由⑤⑥得,
。 (1分)
杆下落过程中,
。 (1分)
则
。 (2分)
举一反三
某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道,它由细圆管弯成,固定在竖直平面内。左右两侧的斜直管道PA与PB的倾角、高度、粗糙程度完全相同,管口A、B两处均用很小的光滑小圆弧管连接(管口处切线竖直),管口到底端的高度H
1
=0.4m。中间“8”字型光滑细管道的圆半径R=10cm(圆半径比细管的内径大得多),并与两斜直管道的底端平滑连接。一质量m=0.5kg的小滑块从管口 A的正上方H
2
处自由下落,第一次到达最低点P的速度大小为10m/s.此后小滑块经“8”字型和PB管道运动到B处竖直向上飞出,然后又再次落回,如此反复。小滑块视为质点,忽略小滑块进入管口时因碰撞造成的能量损失,不计空气阻力,且取g=10m/s2。求:
(1) 滑块第一次由A滑到P的过程中,克服摩擦力做功;
(2)滑块第一次到达“8”字型管道顶端时对管道的作用力;
(3)滑块第一次离开管口B后上升的高度;
(4)滑块能冲出槽口的次数。
题型:不详
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(14分)泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流,它的面积、体积和流量都较大。泥石流流动的全过程虽然只有很短时间,但由于其高速前进,具有强大的能量,因而破坏性极大。某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:在水平地面上放置一个质量为m=5kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移变化如图所示,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.6,g=10m/s
2
。
(1)物体在运动过程中的最大加速度为多少?
(2)在距出发点多远处,物体的速度达到最大?
(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少?
题型:不详
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在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m
1
的木块,木块和车厢通过一根轻质弹簧相连接,弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m
2
的小球.某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ,在这段时间内木块与车厢保持相对静止,如图所示.不计木块与车厢底部的摩擦力,则在这段时间内弹簧的形变为( )
A.伸长量为
B.压缩量为
C.伸长量为
D.压缩量为
题型:不详
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汽车正在走进千家万户,在给人们的出行带来方便的同时也带来了安全隐患.行车过程中,如果车距较近,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害,人们设计了安全带,假定乘客质量为70 kg,汽车车速为90 km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5 s,安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )
A.450 N
B.400 N
C.350 N
D.300 N
题型:不详
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质量相等的物体置于光滑的水平面上,如图所示,现向右施加大小为F、方向水平向右的恒力,则第2个物体对第3个物体的作用力等于( )
A.
F
B.
F
C.
F
D.
F
题型:不详
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