【題目】如圖所示,兩根光滑平行金屬導軌(電阻不計)由半徑為r的圓弧部分與無限長的水平部分組成,間距為L,水平導軌部分存在豎直向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B。一質量為2m的金屬棒ab靜置于水平導軌上,電阻為2R。另一質量為m、電阻為R的金屬棒PQ從圓弧M點處由靜止釋放,下滑至N處后進入水平導軌部分。M到N的豎直高度為h,重力加速度為g,若金屬棒PQ與金屬棒ab始終垂直于金屬導軌并接觸良好,且兩棒相距足夠遠,求:
(1)金屬棒PQ滑到N處時,金屬導軌對金屬棒PQ的支持力為多大;
(2)從釋放金屬棒PQ到金屬棒ab達到最大速度的過程中,金屬棒ab產(chǎn)生的內能;
(3)若在金屬棒ab達到最大速度時給金屬棒ab施加一水平向右的恒力F(F為已知),則在此恒力作用下整個回路的最大電功率為多少。
【答案】(1)mg+;(2);(3)
【解析】
(1)設金屬棒PQ到N處時的速度為v,支持力為FN,根據(jù)動能定理
mgh=mv2
解得
v=
在N點,由牛頓第二定律
FN-mg=m
解得
FN=mg+
(2)當兩棒達到相同速度v′時,電路中電流為零,安培力為零,金屬棒ab達到最大速度,根據(jù)動量守恒定律得
mv=(2m+m)v′
解得
v′=
根據(jù)能量守恒定律知,系統(tǒng)釋放的熱量應等于系統(tǒng)機械能的減少量
Q=mv2-·3mv′2
解得
Q=mgh
所以
(3)當金屬棒PQ達到最大功率時,金屬棒PQ與金屬棒ab加速度相同,速度差恒定,回路中產(chǎn)生穩(wěn)定電流。由牛頓第二定律,對PQ棒
F安=ma
對ab棒
F-F安=2ma
解得
F安=
由安培力的公式,可得
F安=BIL
功率
P=I2·3R
聯(lián)立以上各式解得
P=
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【題目】如圖所示,質量相等的甲、乙兩小球以大小相等的初速度分別自兩豎直墻中的某點P水平向左、向右拋出。甲球拋出后擊中左墻的A點,速度方向與豎直墻面夾角為α;乙球拋出后擊中右墻的B點,速度方向與豎直墻面夾角為β。已知A點高于B點,則下列說法中正確的是( 。
A.P點在兩墻水平連線的中點
B.兩球在空中的運動時間相等
C.甲球擊中A值的速度大于乙球擊中B點的速度
D.擊中墻時,兩角度一定滿足關系α>β
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【題目】“研究共點力的合成”的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結點,OB和OC為細繩,圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖示.
(1)圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是______.
(2)本實驗采用的科學方法是____.
A.理想實驗法 B.等效替代法
C.控制變量法 D.建立物理模型法
(3)實驗中可減小誤差的措施有____.
A.兩個分力F1、F2的大小要越大越好
B.兩個分力F1、F2間夾角應越大越好
C.拉橡皮筋時,彈簧秤、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行
D.AO間距離要適當,將橡皮筋拉至結點O時,拉力要適當大些
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【題目】如圖所示,滑雪運動員不借助雪杖,由靜止從山坡勻加速滑行s1后,又在水平面上勻減速滑行s2后停下,已知運動員在山坡和水平面上的運動時間分別為t1、t2,且t2=2t1,設運動員在山坡上滑行的加速度大小為a1,在水平面上滑行的加速度大小為a2,則以下說法正確的是( 。
A.加速度之比為a1∶a2=2∶1
B.位移之比為s1∶s2=2∶1
C.兩段運動過程中的平均速度之比為
D.運動員在整個運動過程中的最大速度為
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【題目】滑板車運動,是青年學生喜愛的一項體育運動.某次比賽過程中,某同學乘滑板車比賽的過程簡化如下:在平直的賽道上,自O點由靜止開始做勻加速直線運動,途中6s時間內依次經(jīng)過P、Q兩根標志桿,已知P、Q相距60m,滑板車經(jīng)過Q時的速率為15m/s,求:
(1)滑板車經(jīng)過P時的速率vp?
(2)滑板車的加速度為多少?
(3)O、P間的距離為多少?(將滑板車和同學視為質點)
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【題目】一質點的位移﹣﹣時間圖象為如圖所示的一段拋物線,其方程為x=﹣20t2+40t,則有關說法正確的是( )
A.質點做曲線運動
B.質點做加速度先減小后增大的直線運動
C.質點做加速度大小為40m/s2的勻變速直線運動
D.質點在0~1s內的平均速度大于20m/s
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【題目】如圖所示,體操運動員在保持該姿勢的過程中,以下說法中錯誤的是( )
A.環(huán)對人的作用力保持不變
B.當運動員雙臂的夾角變小時,運動員會相對輕松一些
C.環(huán)對運動員的作用力與運動員受到的重力是一對平衡力
D.運動員所受重力的反作用力是環(huán)對運動員的支持力
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【題目】用圖示裝置研究光電效應現(xiàn)象,光陰極K與滑動變阻器的中心抽頭c相連,當滑動頭p移到c點時,光電流為零為了產(chǎn)生光電流,可采取的措施是
A. 增大入射光的頻率
B. 把P向a移動
C. 把P從c向b移動
D. 增大入射光的強度
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【題目】如圖,一質量M=15kg的長木板置于粗糙水平地面上,在木板的左端放置一質量m=1kg的小滑塊(可視為質點),零時刻,木板右端距墻壁的距離為x=4.5m,滑塊和木板具有水平向右的相同初速度v0,1s末木板與墻壁發(fā)生碰撞。若碰撞時間極短,碰撞前后木板速度大小不變、方向反向,且碰掩前后滑塊速度不變,已知滑塊與木板上表面的動摩擦因數(shù)1=0.4,木板下表面與地面的動摩擦因數(shù)2=0.1,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,運動過程中滑塊始終未離開木板,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)初速度大小v0和碰撞前滑塊的加速度大小a;
(2)碰撞后,木板和滑塊的加速度大小a1和a2;
(3)木板的最小長度。
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