【題目】如圖所示,兩根足夠長且平行的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成53°夾角固定放置,導(dǎo)軌間連接一阻值為6Ω的電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).在兩平行虛線m、n間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場.導(dǎo)體棒a的質(zhì)量為ma=0.4kg,電阻Ra=3Ω;導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為mb=0.1kg,電阻Rb=6Ω;它們分別垂直導(dǎo)軌放置并始終與導(dǎo)軌接觸良好.a、b從開始相距L0=0.5m處同時(shí)將它們由靜止開始釋放,運(yùn)動(dòng)過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域,當(dāng)b剛穿出磁場時(shí),a正好進(jìn)入磁場(g取10m/s2,不計(jì)a、b之間電流的相互作用sin53°=0.8).求:
(1)當(dāng)a、b分別穿越磁場的過程中,通過R的電荷量之比;
(2)在穿越磁場的過程中,a、b兩導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小之比;
(3)磁場區(qū)域沿導(dǎo)軌方向的寬度d為多大;
(4)在整個(gè)過程中,產(chǎn)生的總焦耳熱.
【答案】(1)2:1 (2)3:1 (3)0.25m (4)1J
【解析】試題分析:導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場切割磁感線,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,電路出現(xiàn)感應(yīng)電流,則由法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律,可推出通過導(dǎo)體棒的電量表達(dá)式即可求解;兩棒勻速穿越磁場的過程中,安培力等于重力的分力,根據(jù)平衡條件即可求得速度之比;當(dāng)b棒到達(dá)m時(shí),兩棒的速度相等,根據(jù)兩棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度關(guān)系,求出兩速度,根據(jù)速度位移公式即可求出磁場區(qū)域沿導(dǎo)軌方向的寬度d;在a穿越磁場的過程中,因a棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,可求出對應(yīng)的安培力做功,同理b棒切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而求出安培力做功,則兩棒整個(gè)過程中,產(chǎn)生的總焦耳熱為兩者之和。
(1)根據(jù)電量表達(dá)式:
由閉合電路歐姆定律:
法拉第電磁感應(yīng)定律:
聯(lián)立可得:
在b穿越磁場的過程中,b是電源,a與R是外電路,電路的總電阻R總1=8Ω,
通過R的電荷量為:
同理a棒在磁場中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí):R總2=6Ω,
通過R的電荷量為:
可得:qRa:qRb=2:1
(2)設(shè)b在磁場中勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為vb,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為:
則b中的電流:
由于b在磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)由以上兩式得:
同理a棒在磁場中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí):
可得va:vb=3:1
(3)設(shè)a、b穿越磁場的過程中的速度分別為va和vb,
由題意得:va=vb+gsin53°t
勻速直線運(yùn)動(dòng),則有d=vbt
根據(jù)速度位移公式:
代入數(shù)據(jù)解得:d=0.25m
(4)由功能關(guān)系,焦耳熱等于導(dǎo)體克服安培力做的功
a受的安培力大小為:F安a=magsin53°
安培力做功為:Wa=magdsin53°=0.8J
同理Wb=mbgdsin53°=0.2J
在整個(gè)過程中,電路中共產(chǎn)生多少焦耳熱為:Q=Wa+Wb=1J
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一質(zhì)點(diǎn)沿x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng),通過坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),其t圖象如圖所示,則( )
A. 質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為0.5 m/s
B. 質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為0.5 m/s2
C. 質(zhì)點(diǎn)在1 s末速度為1.5 m/s
D. 質(zhì)點(diǎn)在第1 s內(nèi)的平均速度為1.5 m/s
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,電路中A和B是兩個(gè)完全相同的小燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻為零的電感線圈,C是電容很大的電容器.當(dāng)S閉合與斷開時(shí),對A、B的發(fā)光情況判斷正確的是( )
A. S閉合時(shí),A立即亮,然后逐漸熄滅
B. S閉合時(shí),B立即亮,然后逐漸熄滅
C. S閉合足夠長時(shí)間后,B發(fā)光而A不發(fā)光
D. S閉合足夠長時(shí)間后再斷開,B立即熄滅而A逐漸熄滅
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖(a)所示的電路測定定值電阻R0、電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí),一個(gè)同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù),另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù).并根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖(b)所示的兩條U-I圖線.回答下列問題:
(1)根據(jù)甲、乙兩同學(xué)描繪的圖線,可知 (____)
A.甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)
B.甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)
C.乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)
D.乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)
(2)圖象中兩直線的交點(diǎn)表示的物理意義是 (____)
A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端 B.電源的輸出功率最大
C.定值電阻R0上消耗的功率為0.5 W D.電源的效率達(dá)到最大值
(3)根據(jù)圖(b),可以求出定值電阻R0=___Ω,電源電動(dòng)勢E=__V,內(nèi)電阻r=__Ω.(結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字)
(4) 該電路中電流表的讀數(shù)__________(填:“可能”或“不可能”)達(dá)到0.6A,理由是___________。.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在水平圓盤上,放著用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的兩個(gè)物體A和B,它們位于圓心同側(cè)的一條半徑上,與圓心距離RA=r,RB=2r,兩個(gè)物體與與盤的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,現(xiàn)讓圓盤由靜止開始繞通過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),并逐漸加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng),在這一過程中,下列說法正確的是( )
A. B所受摩擦力一直增大
B. A所受摩擦力先增大后減小再增大
C. 此時(shí)繩子張力為T= μmg
D. 此時(shí)燒斷繩子,A仍相對盤靜止,B將做離心運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,a、b為兩根垂直紙面、平行且固定放置的直導(dǎo)線,通有垂直紙面向內(nèi)的同向等大電流,在ab的中垂線上放置一根電流方向向下的導(dǎo)線PQ,則關(guān)于通電導(dǎo)線PQ所受的安培力判斷正確的是
A. P端受到垂直PQ向右的安培力,Q端受到垂直PQ向左的安培力
B. P端受到的安培力向右,但與PQ不垂直
C. P端受到垂直PQ向外的安培力,Q端受到垂直PQ向內(nèi)的安埔力
D. P端受到的安培力向外,但與PQ不垂直
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】質(zhì)量m=20kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)。0~2s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反,2~4s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同,物體的v-t圖象如圖所示。g取10m/s2,則( )
A. 拉力F的大小為100N
B. 物體在4s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率大小為120W
C. 4s內(nèi)拉力所做的功為480J
D. 4s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320J
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【題目】如圖所示,虛線表示某電場的等勢面.一帶電粒子僅在電場力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B的徑跡如圖中實(shí)線所示,則下列結(jié)論正確的( )
A. 粒子帶正電,由A到B的過程中加速度一直增大
B. 粒子帶負(fù)電,由A到B的過程中速度先增大再減小
C. 粒子帶正電,由A到B的過程中電場力一直做正功
D. 粒子帶負(fù)電,由A到B的過程中電勢能先增大再減小,但B點(diǎn)電勢能比A點(diǎn)大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子,從在x軸上的某點(diǎn)P沿著與x軸成30°角的方向射入磁場。不計(jì)重力影響,則下列說法中正確的是( )
A. 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為
B. 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為
C. 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為
D. 粒子一定不能通過坐標(biāo)原點(diǎn)
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