【題目】如圖(a),超級高鐵(Hyperloop)是一種以“真空管道運輸”為理論核心設計的交通工具,它具有超高速、低能耗、無噪聲、零污染等特點.如圖(b),已知管道中固定著兩根平行金屬導軌MN、PQ,兩導軌間距為;運輸車的質量為m,橫截面是半徑為r的圓.運輸車上固定著間距為D、與導軌垂直的兩根導體棒1和2,每根導體棒的電阻為R,每段長度為D的導軌的電阻也為R.其他電阻忽略不計,重力加速度為g.
(1)如圖(c),當管道中的導軌平面與水平面成θ=30°時,運輸車恰好能無動力地勻速下滑.求運輸車與導軌間的動摩擦因數μ;
(2)在水平導軌上進行實驗,不考慮摩擦及空氣阻力.
①當運輸車由靜止離站時,在導體棒2后間距為D處接通固定在導軌上電動勢為E的直流電源,此時導體棒1、2均處于磁感應強度為B,垂直導軌平向下的勻強磁場中,如圖(d).求剛接通電源時運輸車的加速度的大;(電源內阻不計,不考慮電磁感應現象)
②當運輸車進站時,管道內依次分布磁感應強度為B,寬度為D的勻強磁場,且相鄰的勻強磁場的方向相反.求運輸車以速度v0從如圖(e)通過距離2D后的速度v.
【答案】(1) (2)① ②
【解析】
(1)對運輸車進行受力分析,由題意運輸車恰能在斜面上勻速下滑,由平衡條件可求得動摩擦因數;
(2)先畫出運輸車到站時的等效電路圖,求出電路的總電阻,由歐姆定律求出電流,表示出安培力的表達式,由牛頓第二定律求出加速度大;先把運輸車分為無數小段,由動量定理寫出安培力的沖量與動量的變化關系,再對整個過程求和,從而得到末速度的表達式.
(1)分析運輸車的受力,將運輸車的重力分解,如圖a所示:
設軌道對運輸車的支持力為N1、N2,如圖b所示:
由幾何關系,
又,
運輸車勻速運動mgsinθ=f1+f2
解得:
(2)①運輸車到站時,電路圖如圖(c)所示:
則
由閉合電路的歐姆定律
又,
導體棒所受的安培力:;
運輸車的加速度
解得:
②運輸車進站時,電路如圖d所示:
當車速為v時,由法拉第電磁感應定律:;
由閉合電路的歐姆定律
導體棒所受的安培力:;
運輸車所受的合力:
選取一小段時間t,運輸車速度的變化量為v,由動量定律:
即:
兩邊求和:
解得:
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【題目】下列說法正確的是( 。
A.若大氣溫度升高的同時絕對濕度增大了,則相對濕度會增大
B.單位時間內氣體分子對容器單位面積上的碰撞次數增多,氣體壓強一定增大
C.液體與固體接觸時,如果附著層液體分子比液體內部分子稀疏,表現為不浸潤
D.相對濕度較大時,較低的溫度也可能引起人們中暑
E.將1的油酸溶于酒精制成300的油酸酒精溶液。測得1的油酸酒精溶液有50滴,F取一滴油酸酒精溶液滴在水面上,測得所形成的油膜面積是。由此估算油酸分子的直徑為5.1×m
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【題目】如圖所示,在平面的第I象限內有沿軸正方向的有界勻強電場,在第IV象限過點放一張垂直于平面的感光膠片。一電子以垂直于軸的初速度從點射入電場中,并從點射出電場,最后打在感光膠片上。已知電子的電荷量大小為,質量為,不計電子的重力。求:
(1)勻強電場的電場強度大;
(2)電子從出發(fā)到打在感光膠片上的總時間。
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【題目】(多選)為了測量某化工廠的污水排放量,技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計,該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為a=1m、b=0.2m、c=0.2m,左、右兩端開口,在垂直于前、后面的方向加磁感應強度為B=1.25T的勻強磁場,在上、下兩個面的內側固定有金屬板M、N作為電極,污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經該裝置時,測得兩個電極間的電壓U=1V.且污水流過該裝置時受到阻力作用,阻力f=kLv,其中比例系數k=15Ns/m2,L為污水沿流速方向的長度,v為污水的流速.下列說法中正確的是( )
A. 金屬板M電勢不一定高于金屬板N的電勢,因為污水中負離子較多
B. 污水中離子濃度的高低對電壓表的示數也有一定影響
C. 污水的流量(單位時間內流出的污水體積)Q=0.16m3/s
D. 為使污水勻速通過該裝置,左、右兩側管口應施加的壓強差為△P=1500Pa
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【題目】某實驗小組采用圖甲所示的裝置“探究動能定理”即探究小車所受合外力做功與小車動能的變化之間的關系。該小組將細繩一端固定在小車上,另一端繞過定滑輪與力傳感器、重物相連。實驗中,小車在細繩拉力的作用下從靜止開始加速運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況,力傳感器記錄細繩對小車的拉力大小。
(1)實驗中為了把細繩對小車的拉力視為小車的合外力,要完成的一個重要步驟是____________;
(2)實驗時,下列物理量中必須測量的是___________;
A.長木板的長度L B.重物的質量m C.小車的總質量M
(3)實驗中,力的傳感器的示數為F,打出的紙帶如圖乙。將打下的第一個點標為O,在紙帶上依次取A、B、C三個計數點。已知相鄰計數點間的時間間隔為T,測得A、B、C三點到O點的距離分別為x1、x2、x3。則從打O點到打B點過程中,探究結果的表達式是:____________(用題中所給字母表示)。
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【題目】甲、乙兩輛汽車沿同一平直路面行駛,其v-t圖象如圖所示,下列對汽車運動狀況的描述正確的是
A. 在第10 s末,乙車改變運動方向
B. 在第10 s末,甲、乙兩車相距150 m
C. 若開始時乙車在前,則兩車可能相遇兩次
D. 在第20 s末,甲、乙兩車相遇
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【題目】某課外學習小組想描繪標有“4 V、2 W”的小燈泡的U—I圖象 , 除導線和開關外還備有以下器材可供選擇:
A.電流表(量程0.6 A ,內阻約為1 Ω)
B.電流表(量程3.0 A ,內阻約為0.2 Ω)
C.電壓表(量程5.0 V ,內阻約為5 kΩ)
D.電壓表(量程15.0 V ,內阻約為15 kΩ)
E.滑動變阻器(最大阻值為200Ω,額定電流100 mA)
F.滑動變阻器(最大阻值為10Ω,額定電流1.0 A) G.電源(電動勢為6.0 V,內阻約為1.5 Ω)
(1)實驗中所用的電流表應選___________;電壓表選__________;滑動變阻器應選________.(只需填器材前面的字母代號)
(2)將圖中的實物連接成實驗所需的電路(有兩根導線已經接好)__________.
(3)實驗開始時,滑動變阻器的滑片應該置于最__________端.(填“左”或“右”)
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【題目】為了探究質量一定時加速度與力的關系,一同學設計了如圖所示的實驗裝置。其中M為帶滑輪的小車的質量,m為砂和砂桶的質量。(滑輪質量不計)
(1)實驗時,一定要進行的操作是______。
A.用天平測出砂和砂桶的質量
B.將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力
C.小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數
D.改變砂和砂桶的質量,打出幾條紙帶
E.為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質量m遠小于小車的質量M
(2)該同學在實驗中得到如圖所示的一條紙帶(兩相鄰計數點間還有兩個點沒有畫出),已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電,根據紙帶可求出小車的加速度為______m/s2(結果保留兩位有效數字)。
(3)以彈簧測力計的示數F為橫坐標,加速度為縱坐標,畫出的a-F圖象是一條直線,圖線與橫坐標的夾角為θ,求得圖線的斜率為k,則小車的質量為______。
A. B. C.k D.
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【題目】如圖所示,一平行板電容器的A、B兩極板與一電壓恒定的電源相連,極板水平放置,極板間距為d,兩極板間有一個質量為m的帶電粒子靜止于P點。下列說法正確的是
A. 帶電粒子帶負電
B. 若僅將A板稍微向上移動一定距離,則帶電粒子仍將保持靜止
C. 若僅將兩極板各繞其中點快速順時針轉過一定小角度后,則粒子將向左做直線運動
D. 若斷開電源并將B板稍向右移動一定距離,則帶電粒子將向上做直線運動
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