【題目】如圖所示,固定于水平面上的金屬框架abcd,處在豎直向下的勻強磁場中。金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動?蚣艿ab與dc平行,bc與ab、dc垂直。MN與bc的長度均為l,在運動過程中MN始終與bc平行,且與框架保持良好接觸。磁場的磁感應強度為B。
(1)請根據(jù)法拉第電磁感應定律: 推導金屬棒MN中的感應電動勢E
(2)根據(jù)法拉第電磁感應定律 ,推導1Wb/s = lV;
(3)對金屬框架abcd來說:設通電產(chǎn)生的焦耳熱與電阻線升高的溫度之間滿足如下關系: ,其中c表示物體的比熱,m為物體的質量,T表示升高的溫度,k為大于1的常數(shù)。請你選擇一些物理量,通過論述和計算證明“為避免升溫過快,若電流越大,電阻線應該越粗”(說明自己所設物理量的含義)。
【答案】 (1)E=BLv (2)1v (3)答案見解析
【解析】在一小段時間 內(nèi),金屬棒MN的位移為:
這個過程中面積的變化量:
由法拉第電磁感應定律:
代入已知量得:E=BLv
(3)設有一小段長為的電阻線,其橫截面積為S,電阻率為,密度為 ,通過它的電流為I,因為通電產(chǎn)生焦耳熱,使這段電阻線經(jīng)過時間,溫度升高 ,電流流過電阻線產(chǎn)生的焦耳熱: ,其中 ,此熱量的一部分被電阻線吸收,溫度升高,此過程滿足 ,其中,聯(lián)立得: ,由于k、c、、 都是常量,所以 ,表明當電流越大時,若想讓單位時間內(nèi)升高的溫度少一些,則要求電阻線的橫截面積要大一些
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【題目】圖甲是“研究平拋物體的運動”的實驗裝置圖。
(1)實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié),直到斜槽末端切線________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了每次平拋________。
(2)圖乙是正確實驗取得的數(shù)據(jù),其中O為拋出點,則此小球做平拋運動的初速度為________m/s。(g取9.8m/s2)
(3)在另一次實驗中將白紙換成方格紙,每小格的邊長L=5 cm,通過實驗,記錄了小球在運動途中的三個位置,如圖丙所示,則該小球做平拋運動的初速度為________m/s;B點的豎直分速度為________m/s。(g取10m/s2)
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【題目】如圖所示,質量不計的彈簧豎直固定在水平面上,t =0時刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球接觸彈簧并將彈簧壓縮至最低點(形變在彈性限度內(nèi)),然后又被彈起離開彈簧,上升到一定高度后又下落,如此反復。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出該過程中彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖所示,則( )
A. t2~t3這段時間內(nèi),小球的速度先增大后減小
B. t1~t2 這段時間內(nèi),小球的速度始終在增加
C. t1~t3這段時間內(nèi),小球的機械能守恒
D. t2時刻小球的機械能最大
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【題目】某學生在研究串聯(lián)電路電壓特點的實驗時,接成如圖所示的電路,接通S后,他將大內(nèi)阻的電壓表并聯(lián)在A,C兩點間,電壓表讀數(shù)為U,當并聯(lián)在A,B兩點間時,電壓表讀數(shù)也為U,當并聯(lián)在B,C兩點間時,電壓表的讀數(shù)為零,則出現(xiàn)此種情況的原因可能是(R1,R2的阻值相差不大)( )
A. AB段斷路 B. BC段短路 C. AB段短路 D. BC段斷路
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【題目】某同學利用如圖所示的電路可以測量多個物理量。實驗室提供的器材有:
兩個相同的待測電源(內(nèi)阻 ),電阻箱R1(最大阻值為999.9Ω),電阻箱R2(最大阻值為999.9Ω),
電壓表V(內(nèi)阻約為2kΩ),電流表A(內(nèi)阻約為2Ω),靈敏電流計G,兩個開關S1、S2。
主要實驗步驟如下:
①按圖連接好電路,調(diào)節(jié)電阻箱R1和R2至最大,閉合開關S1和S2,再反復調(diào)節(jié)R1和R2,使電流計G的示數(shù)為0,讀出電流表A、電壓表V、電阻箱R1、電阻箱R2的示數(shù)分別為I1、U1、r1、r2;
②反復調(diào)節(jié)電阻箱R1和R2(與①中的電阻值不同),使電流計G的示數(shù)為0,讀出電流表A、電壓表
V的示數(shù)分別為I2、U2。
回答下列問題:
(1)電流計G的示數(shù)為0時,電路中A和B兩點的電勢 和的關系為___________;
(2)電壓表的內(nèi)阻為_______,電流表的內(nèi)阻為________;
(3)電源的電動勢E為________,內(nèi)阻r為_________。
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【題目】如圖所示,從地面上的A點以速度v豎直向上拋出一小球,小球上升至最高點B后返回,O為A、B的中點,小球在運動過程中受到的空氣阻力大小不變。下列說法正確的是( )
A. 小球上升至O點時的速度等于0.5v;
B. 小球在上升過程中重力的沖量小于下降過程中重力的沖量
C. 小球在上升過程中合力的沖量小于下降過程中合為的沖量
D. 小球在上升過程中動能的減少量等于下降過程中動能的增加量
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【題目】如圖,水平向右的勻強電場中,一帶電粒子從A點以豎直向上的初速度開始運動,經(jīng)最高點B后回到與A在同一水平線上的C點,粒子從A到B過程中克服重力做功,電場力做功,則( )
A. 粒子在B點的動能比在A點多
B. 粒子在C點的電勢能比在B點少
C. 粒子在C點的機械能比在A點多
D. 粒子在C點的動能為
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【題目】回旋加速器是現(xiàn)代高能物理研究中用來加速帶電粒子的常用裝置。圖1為回旋加速器原理示意圖,置于高真空中的兩個半徑為R的D形金屬盒,盒內(nèi)存在與盒面垂直磁感應強度為B的勻強磁場。兩盒間的距離很小,帶電粒子穿過的時間極短可以忽略不計。位于D形盒中心A處的粒子源能產(chǎn)生質量為m、電荷量為q的帶正電粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子通過兩盒間被加速,經(jīng)狹縫進入盒內(nèi)磁場。兩盒間的加速電壓按圖2所示的余弦規(guī)律變化,其最大值為U0。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。已知t0=0時刻產(chǎn)生的粒子每次通過狹縫時都能被最大電壓加速。求
(1)兩盒間所加交變電壓的最大周期T0;
(2)t0=0時刻產(chǎn)生的粒子第1次和第2次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后的軌道半徑之比;
(3) 與時刻產(chǎn)生的粒子到達出口處的時間差。
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【題目】一列簡諧橫波沿x軸傳播,圖甲是t=1s時的波形圖,圖乙是x=3m處質點的振動圖象,則下列說法中正確的是 。(填正確答案標號。選對1個得3分,選對2個得4分,選對3個得6分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A. 該波沿x軸正方向傳播
B. 該波的傳播速度大小為2m/s
C. t=1s時,x=3m處的質點沿y軸負方向運動
D. t=0時,x=1m處的質點沿y軸正方向運動
E. 圖甲波形圖的波峰與圖乙振動圖象的振幅相等
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