如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距离为L.其电阻不计,两导轨及其构成的平面与水平面成θ角,两根用细线连接的金属杆ab、cd分别垂直导轨放置,平行斜面向上的外力F作用在杆ab上,使两杆静止,已知两金属杆ab、cd的质量分别为m和2m,两金属杆的电阻都为R,并且和导轨始终保持良好接触,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.某时刻将细线烧断,保持杆ab静止不动,求:
(1)细线烧断后外力F的最小值和最大值;
(2)设细线烧断后cd杆到达最大速度前杆ab产生的电热为Q,求cd杆到达最大速度前经过的位移s.
解:
(1)据题分析可知:cd杆沿斜面向下先做加速运动,后做匀速运动,回路中产生的感应电流先增大后不变,则ab杆所受的培力先增大直到不变,所以开始时F最小,cd匀速运动时F最大.
先以ab杆为研究对象,由平衡条件得:
F的最小值为 Fmin=mgsinθ=mgsinθ
cd杆匀速运动时,以两杆整体为研究对象,由平衡条件得:
F的最大值为 Fmax=3mgsinθ;
(2)设cd杆的最大速度为vm.
对cd杆,则有:2mgsinθ=BIL=BL
解得:vm=
根据能量守恒得:2mgsinθ•s=2Q+
联立解得:s=+;
答:
(1)细线烧断后外力F的最小值和最大值分别为mgsinθ和3mgsinθ;
(2)cd杆到达最大速度前经过的位移s为+.
科目:高中物理 来源: 题型:
如图所示,面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD,绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动,转动的角速度为100rad/s,匀强磁场的磁感应强度为T.矩形线圈通过滑环与理想变压器相连,触头P可移动,副线圈所接电阻R=50Ω,电表均为理想交流电表.当线圈平面与磁场方向平行时开始计时.求:
(1)线圈中感应电动势的表达式;
(2)由图示位置转过30°角的过程产生的平均感应电动势;
(3)当原、副线圈匝数比为2:1时,求电阻R上消耗的功率.
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如图所示,在同一均匀介质中有S1和S2两个振动情况完全相同的波源,现将S1S2连线分成四等份,若每一等份恰好等于半个波长,则图中各等分点处质点P、Q、R的运动情况为( )
A. Q质点总处于波谷 B. P、R两质点总处于波峰
C. Q质点总处于静止 D. P、Q、R质点振动总是加强
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两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室,各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”,他们通过校园网交换实验数据,并由计算机绘制了T2~L图象,如图甲所示.去北大的同学所测实验结果对应的图线是 (选填“A”或“B”).另外,在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙),由图可知,两单摆摆长之比= .
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如图所示,有界匀强磁场区域的半径为r,磁场方向与导线环所在平面垂直,导线环半径也为r,沿两圆的圆心连线方向从左侧开始匀速穿过磁场区域,在此过程中.关于导线环中的感应电流i随时间t的变化关系,下列图象中(以逆时针方向的电流为正)最符合实际的是( )
A. B. C. D.
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著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置:一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动.在圆板中部有一个线圈,圆板四周固定一圈带负电的金属小球(如图).当线圈接通电源后,将有图示方向的电流流过.根据你所学,判断接通电源瞬间,圆板将 (选填:不动、沿I向转动、沿I反向转动),且通电线圈有 趋势(选填:向内收缩、向外膨胀).
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如图甲所示,在光滑的斜面上,有一滑块,一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连,下端与斜面上的固定挡板连接,在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正值,拉力显示为负值),能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机,经计算机处理后在屏幕上显示出F﹣t图象.现用力将滑块沿斜面压下一段距离,放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动,此时计算机屏幕上显示出如图乙所示图象.
(1)滑块做简谐运动的回复力是由 提供的;
(2)由图乙所示的F﹣t图象可知,滑块做简谐运动的周期为 s;
(3)结合F﹣t图象的数据和题目中已知条件可知,滑块做简谐运动的振幅为 .
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某同学为测定电子元件的电阻,做如下测量:
(1) 用多用表粗测该元件的电阻,选用“X10”倍率的电阻挡后,应先__________________,再进行测量,之后多用表的示数如图(a)所示,测得该元件电阻为_______________Ω.
(a) (b)
(2) 为了精确测得上述待测电阻Rx的阻值,实验室提供了如下器材:
A.电流表A1(量程50 mA、内阻r1= 10 Ω) B.电流表A2 (量程200 mA、内阻r2约为2 Ω)
C.定值电阻R0 = 30Ω D.滑动变阻器R(最大阻值约为10Ω)
E.电源E(电动势约为4 V) F.开关S、导线若干
该同学设计了测量电阻Rx的一种实验电路原理如图(b)所示,N处的电流表应选用____(填器材选项前相应的英文字母).开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片置于____ (选填“a”或者“b”).若M、N电表的读数分别为IM、IN,则Rx的计算式为Rx=________.(用题中字母表示)
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