(12分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=1.15 m,两导轨间距L=0.75 m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5 Ω的电阻,磁感应强度B=
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(12分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=1.15 m,两导轨间距L=0.75 m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5 Ω的电阻,磁感应强度B=
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(12分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=1.15 m,两导轨间距L=0.75 m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5 Ω的电阻,磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面向上,如图12所示.阻值r=0.5 Ω,质量m=0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热Q
1
=0.1 J.(取g=10 m/s
2
)求:
(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W
安
;
(2)金属棒下滑速度v=2 m/s时的加速度a;
(3)为求金属棒下滑的最大速度v
m
,有同学解答如下:由动能定理,W
G
-W
安
=
,….由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答.
答案
(1)0.4J (2)3.2m/s
2
(3)2.74m/s
解析
试题分析:(1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热,
由于
,因此
∴
3分
(2)金属棒下滑时受重力和安培力
2分
由牛顿第二定律
2分
∴
1分
(3)此解法正确。
金属棒下滑时受重力和安培力作用,其运动满足
上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正确。 1分
2分
∴
1分
举一反三
如图甲所示,在倾角为37°的粗糙足够长斜面的底端,一质量m=2kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定,滑块与弹簧不相连。t=0s时解除锁定,计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图象如图乙所示,其中ob段为曲线,bc段为直线,g取l0 m/s
2
,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列说法正确的是( )
A.在0.15s末滑块的加速度为-8 m/s
2
B.滑块在0.ls~0.2s时间间隔内沿斜面向下运动
C.滑块与斜面间的动摩擦因数
D.在滑块与弹簧脱离之前,滑块一直在做加速运动
题型:不详
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(1 6分)在某项娱乐活动中,要求质量为m的物体轻放到水平传送带上,当物体离开水平传送带后恰好落到斜面的顶端,且此时速度沿斜面向下。斜面长度为l=2.75m,倾角为
=37°,斜面动摩擦因数
1
=0.5。传送带距地面高度为h=2.1m,传送带的长度为L= 3m,传送带表面的动摩擦因数
2
=0.4,传送带一直以速度v传= 4m/s逆时针运动,g=10m/s
2
,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)物体落到斜面顶端时的速度;
(2)物体从斜面的顶端运动到底端的时间;
(3)物体轻放在水平传送带的初位置到传送带左端的距离应该满足的条件。
题型:不详
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(20分)如图所示,平行金属导轨PQ、MN相距d=2m,导轨平面与水平面夹角a= 30°,导轨上端接一个R=6
的电阻,导轨电阻不计,磁感应强度B=0.5T的匀强磁场垂直导轨平面向上。一根质量为m=0.2kg、电阻r=4
的金属棒ef垂直导轨PQ、MN静止放置,距离导轨底端x
l
=3.2m。另一根绝缘塑料棒gh与金属棒ef平行放置,绝缘塑料棒gh从导轨底端以初速度v
0
=l0m/s沿导轨上滑并与金属棒正碰(碰撞时间极短),磁后绝缘塑料棒gh沿导轨下滑,金属棒ef沿导轨上滑x
2
=0.5m后停下,在此过程中电阻R上产生的电热为Q=0.36J。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为
。求
(1)绝缘塑料棒gh与金属棒ef碰撞前瞬间,绝缘塑料棒的速率;
(2)碰撞后金属棒ef向上运动过程中的最大加速度;
(3)金属棒ef向上运动过程中通过电阻R的电荷量。
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(15分)在民航业内,一直有“黑色10分钟“的说法,即从全球已发生的飞机事故统计数据来看,大多数的航班事故发生在飞机起飞阶段的3分钟和着陆阶段的7分钟。飞机安全事故虽然可怕,但只要沉着冷静,充分利用逃生设备,逃生成功概率相当高,飞机失事后的90秒内是逃生的黄金时间。如图为飞机逃生用的充气滑梯,滑梯可视为理想斜面,已知斜面长L=8m,斜面倾斜角θ=37°,人下滑时与充气滑梯间动摩擦因素为u=0.5。不计空气阻力,g=10m/s
2
,Sin37°=0.6,cos37°=0.8,
=1.4。求:
(1)旅客从静止开始由滑梯顶端滑到底端逃生,需要多长时间?
(2)一旅客若以v
0
=4.0m/s的初速度抱头从舱门处水平逃生,当他落到充气滑梯上后没有反弹,由于有能量损失,结果他以v=4.0m/s的速度开始沿着滑梯加速下滑。该旅客以这种方式逃生与(1)问中逃生方式相比,节约了多长时间?
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如图所示,两平行导轨ab、cd竖直放置在的匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触。现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动。已知电流I随时间的关系为I=kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间存在摩擦。则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中,可能正确的有
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