【題目】如圖甲所示,一對足夠長的平行光滑軌道固定在水平面上,兩軌道間距l=0.5m,左側接一阻值為R=1Ω的電阻。有一金屬棒靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,金屬棒及軌道的電阻皆可忽略不計,整個裝置處于垂直軌道平面豎直向下的勻強磁場中。t=0時,用一外力F沿軌道方向拉金屬棒,使金屬棒以加速度a=0.2m/s做勻加速運動,外力F與時間t的關系如圖乙所示。
(1)求金屬棒的質量m;
(2)求磁感應強度B;
(3)當力F達到某一值時,保持F不再變化,金屬棒繼續(xù)運動3s,速度達到1.6m/s 且不再變化,測得在這3s內金屬棒的位移s=4.7m,求這段時間內電阻R消耗的電能。
【答案】(1)0.5kg(2)1T(3)1.6J
【解析】由圖(乙)知F=0.1+0.05t
(1)F合=F-F安=(0.1+0.05t)=ma,
考慮t=0時,v=at=0
即 F合=0.1N
牛頓第二定律得:
(2)棒做勻加速運動,
F合=(0.1+0.05t) =0.1+(0.05)t=常數(shù)
所以0.05=0,
解得:
(3)F變?yōu)楹懔,金屬棒做加速度逐漸減小的變加速運動,經(jīng)過3秒鐘,速度達到最大vm=1.6m/s,此后金屬棒做勻速運動.
vm=1.6m/s時,F安=0
F=F安==0.4N,
將F=0.4N代入F=0.1+0.05t,求出變加速運動的起始時間為:t=6s,
該時刻金屬棒的速度為:v6=at═0.2×6=1.2m/s;
這段時間內電阻R消耗的電能:
E=WF△Ek=FSm(vm2v62)=0.4×4.7×0.5(1.621.22)=1.6J
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【題目】如圖所示,開口向上的氣缸C靜置于水平桌面上,用一橫截面積S=50cm2、質量M=5kg的活塞封閉了一定質量的理想氣體,一輕繩一端系在活塞上.另一端跨過兩個定滑輪連著一質量m=15kg的物塊A,開始時,用手托住物塊,使輕繩剛好伸直,物塊A距離地面的高度為20cm.缸內氣體的溫度t1=27℃,活塞到缸底的距離L1=16cm。已知外界大氣壓強恒為P0=1.0×105Pa,g=10m/s2,不計切摩擦,F(xiàn)緩慢釋放物塊,一段時間后,系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)(活塞未離開氣缸)求:
(i)穩(wěn)定時活塞離氣缸底的高度h1
(ii)穩(wěn)定后將缸內氣體的溫度緩慢冷卻到-63℃時,活塞離氣缸底的高度h2
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【題目】一定量的理想氣體的壓強P與熱力學溫度T的變化圖像如圖所示。下列說法正確的是 (______)
A.A→B過程中,氣體對外界做功,氣體內能增加
B. 的過程中,氣體從外界吸收的熱量等于其內能的增加量
C.B→C的過程中,氣體體積增大,對外做功
D.B→C的過程中,氣體對外界放熱,內能不變
E.B→C的過程中,氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加
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【題目】一理想自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈,將其接在a、b間作為原線圈,通過滑動觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈,副線圈兩端連有一電阻R。在a、b間輸入電壓為Ul的交變電壓時,c、d間的電壓為U2,在將滑動觸頭從圖中M點逆時針旋轉到N點的過程中
A. U2有可能大于Ul B. U1、U2均增大
C. Ul不變、U2增大 D. a、b間輸入功率不變
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【題目】我國“嫦娥二號”探月衛(wèi)星在發(fā)射1533秒后進入近地點高度為200km的地月轉移軌道。假設衛(wèi)星中有一邊長為50cm的正方形導線框,由于衛(wèi)星的調姿由水平方向轉至豎直方向,此時地磁場磁感應強度B=4× 10-5T,方向如圖所示。問:
(1)該過程中磁通量的改變量是多少?
(2) 該過程線框中有無感應電流?設線框電阻為R=0.19,若有電流則通過線框的電量是多少? (sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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【題目】如圖所示,平行板電容器兩極板接在電壓恒為U的直流電源上,上級板A接地,兩個帶正電的點電荷被固定于極板間的P、Q兩點,忽略兩點電荷對板間電場的影響,現(xiàn)將平行板電容器的下級板B豎直向下移動一小段距離,則( 。
A. 電容器的電容減小,板間帶電量增大
B. 兩點電荷間的庫倫力變小
C. P、Q兩點的電勢可能降低
D. 兩點電荷的電勢能可能減小
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【題目】如圖所示,兩帶電平行板A、B間的電場為勻強電場,場強E=4.0×103V/m,兩板相距d=10cm,板長L=40cm.一帶電量q=1.0×10﹣16C、質量m=1.0×10﹣22㎏的粒子沿平行于板方向從兩板的正中間射入電場后向著B板偏轉,不計帶電粒子所受重力,求:
(1)粒子帶何種電荷?
(2)要使粒子能飛出電場,粒子飛入電場時的速度v0至少為多大?
(3)粒子飛出電場時最大偏角的正切值為多大?
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【題目】如圖所示,一水平放置的光滑絕緣直槽軌連接一豎直放置的半徑為R的絕緣半圓形光滑槽軌.槽軌處在垂直紙面向外的勻強磁場中,磁感應強度為B.有一個質量為m,帶電量為+q的小球在水平軌道上以一定初速度向右運動.若小球恰好能通過最高點,則下列說法正確的是( 。
A. 小球在最高點只受到洛侖茲力和重力的作用
B. 由于無摩擦力,且洛侖茲力不做功,所以小球到達最高點時與小球在水平軌道上的機械能相等
C. 如果設小球到達最高點的線速度是v,小球在最高點時式子成立
D. 小球從最高點脫離軌道后將做平拋運動
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【題目】運載火箭是人類進行太空探索的重要工具,一般采用多級發(fā)射的設計結構來提高其運載能力。某興趣小組制作了兩種火箭模型來探究多級結構的優(yōu)越性,模型甲內部裝有△m=100 g的壓縮氣體,總質量為M=l kg,點火后全部壓縮氣體以vo =570 m/s的速度從底部噴口在極短的時間內豎直向下噴出;模型乙分為兩級,每級內部各裝有 的壓縮氣體,每級總質量均為,點火后模型后部第一級內的全部壓縮氣體以速度vo從底部噴口在極短時間內豎直向下噴出,噴出后經(jīng)過2s時第一級脫離,同時第二級內全部壓縮氣體仍以速度vo從第二級底部在極短時間內豎直向下噴出。噴氣過程中的重力和整個過程中的空氣阻力忽略不計,g取10 m/s2,求兩種模型上升的最大高度之差。
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