(16分)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂

(16分)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂

题型:不详难度:来源:
(16分)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g。求:

(1)金属棒产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R电流I;
(3)拉力F的大小。
答案
(1)Bdv;(2);(3)
解析

试题分析:(1)根据法拉第电磁感应定律E=Bdv………………………………………4分
(2)根据闭合电路欧姆定律
……………………………………………4分
(3)导体棒的受力情况如图所示,根据牛顿第二定律有


又因为:
所以:………………………………………8分
举一反三
(16分)如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距为l,导轨上端接有电阻R和一个理想电流表,导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区域有虚线所示的水平上边界,磁场方向垂直于金属导轨平面向外。质量为m、电阻为r的金属杆MN,从距磁场上边界h处由静止开始沿着金属导轨下落,金属杆进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g,不计空气阻力。求:

(1)磁感应强度B的大小;
(2)电流稳定后金属杆运动速度的大小;
(3)金属杆刚进入磁场时,M、N两端的电压大小。
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(18分)汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内,阴极K发出的电子经加速后,穿过小孔A、C沿中心轴线OP1进入到两块水平正对放置的极板D1、D2间的区域,射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压,电子将打在荧光屏上的中心P1点;若在极板间施加偏转电压U,则电子将打P2点,P2与P1点的竖直间距为b,水平间距可忽略不计。若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出),则电子在荧光屏上产生的光点又回到P1点。已知极板的长度为L1,极板间的距离为d,极板右端到荧光屏间的距离为L2。忽略电子的重力及电子间的相互作用。

(1)求电子进入极板D1、D2间区域时速度的大小;
(2)推导出电子的比荷的表达式;
(3)若去掉极板D1、D2间的电压,只保留匀强磁场B,电子通过极板间的磁场区域的轨迹为一个半径为r的圆弧,阴极射线射出极板后落在荧光屏上的P3点。不计P3与P1点的水平间距,求P3与P1点的竖直间距y。
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(6分)某同学用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律:
(1)通过实验得到如图(b)所示的a—F图象,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角         (填“偏大”或“偏小”)。

(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足____               的条件
(3)该同学得到如图(c)所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点,两计数点之间还有四个点未画出。由此可算出小车的加速度a =        m/s2(保留两位有效数字)。

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为减少二氧化碳排放,我市已推出新型节能环保电动车。在检测某款电动车性能的实验中,质量8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15 m,/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出如图所示的图像(图中AB、BO均为直线),假设电动车行驶中所受阻力恒为车重的0.05倍,重力加速度取10m/s2。则

A.该车起动后,先做匀加速运动,然后做匀速运动
B.该车起动后,先做匀加速运动、然后做加速度减小的加速运动,接着傲匀速运动
C.该车做匀加速运动的时间是1.2 s
D.该车加速度为0.25m/s2时,动能是4×l04 J
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(17分)如图甲所示,MN、PQ是相距d="l" m的足够长平行光滑金属导轨,导轨平面与水平面成某一夹角,导轨电阻不计;长也为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,ab的质量m=0.1 kg、电阻R="l" Ω; MN、PQ的上端连接右侧电路,电路中R2为一电阻箱;已知灯泡电阻RL="3" Ω,定值电阻R1="7" Ω,调节电阻箱使R2 ="6" Ω,量力加速度g="10" m/s2。现断开开关S,在t=0时刻由静止释放ab,在t=0.5 s时刻闭合S,同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨平面斜向上;图乙所示为ab的速度随时间变化图像。

(1)求斜面倾角a及磁感应强度B的大小;
(2)ab由静止下滑x=50 m(此前已达到最大速度)的过程中,求整个电路产生的电热;
(3)若只改变电阻箱R2的值。当R2为何值时,ab匀速下滑中R2消耗的功率最大?消耗的最大功率为多少?
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