如图所示,间距为L的两光滑的“V”字型导轨位于方向竖直向上的匀强磁场中,倾角为θ的倾斜部分,与底部平滑连接.在导轨左侧通过单刀三掷开关S可分别与电源E(内阻为r)、电阻R和极板为M 和N的不带电的电容为C的电容连接.当开关掷向1,长为L、质量为m的导体棒ab恰好静止在高为h 的导轨斜面上.已知电容始终工作在额定电压范围内,导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直,且接触良好,不计其它一切电阻,倾角θ较小,不计电磁辐射.在处理竖直向上的磁场时,可将磁场方向分解为垂直斜面方向和平行斜面方向两个分量,由于导轨光滑,可不考虑平行斜面分量对导体棒运动的影响.求:
(1)求磁感应强度的大小;
(2)S掷向2,试分析棒的运动情况,并求电阻消耗的总焦耳热;
(3)断开S,将导体棒ab放回原处,S掷向3的同时静止释放导体棒,试分析棒在左右两侧斜面上的运动情况.
(1)求磁感应强度的大小;
(2)S掷向2,试分析棒的运动情况,并求电阻消耗的总焦耳热;
(3)断开S,将导体棒ab放回原处,S掷向3的同时静止释放导体棒,试分析棒在左右两侧斜面上的运动情况.
更新时间:2019-09-10 10:43:26
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【推荐1】如图所示,质量为5kg的物体在F=100N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°,力F作用时间2.3s时撤去,此时物体速度大小为4.6m/s,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)撤去拉力后1s末物体的速度.
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)撤去拉力后1s末物体的速度.
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【推荐2】如图,质量M=6kg的斜面体B放置在水平面上,顶端距水平面的高度h=0.48m,斜面倾角θ=37º。质量m=4kg的物块A(可视为质点)置于B的斜面顶端,在F=4N的水平拉力作用下,物块由静止开始沿斜面下滑,滑到斜面中点时撤去拉力,此后物块匀速滑至斜面底端。整个过程斜面体保持静止。已知 sin37º=0.6,cos37 º=0.8,取g=10 m/s2,求:
(1)物块A在斜面上运动的总时间;
(2)拉力F作用过程,地面对斜面体的支持力和摩擦力的大小。
(1)物块A在斜面上运动的总时间;
(2)拉力F作用过程,地面对斜面体的支持力和摩擦力的大小。
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【推荐1】半径为r的竖直光滑圆轨道固定在光滑木板AB中央,置于光滑水平桌面.圆轨道和木板AB的总质量为m,木板AB两端被限定,无法水平移动,可竖直移动.木板AB的右端放置足够长的木板CD,其表面与木板AB齐平,质量为2m.一个质量为m的滑块(可视为质点)从圆轨道最低点以一定的初速度v0向右运动进入圆轨道,运动一周后回到最低点并向右滑上水平木板AB和CD,最终与木板CD保持相对静止,滑块与木板CD间动摩擦因数为μ,其余摩擦均不计,则:
(1)为保证滑块能通过圆轨道的最高点,求初速度v0的最小值;
(2)为保证滑块通过圆轨道的最高点时,木板AB不离开地面,求初速度v0的最大值;
(3)若滑块恰能通过圆轨道最高点,求滑块在木板CD上滑动产生的热量Q.
(1)为保证滑块能通过圆轨道的最高点,求初速度v0的最小值;
(2)为保证滑块通过圆轨道的最高点时,木板AB不离开地面,求初速度v0的最大值;
(3)若滑块恰能通过圆轨道最高点,求滑块在木板CD上滑动产生的热量Q.
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【推荐2】人造卫星在绕地球运行时,会遇到稀薄大气的阻力。如果不进行必要的轨道维持,稀薄大气对卫星的这种微小阻力会导致卫星轨道半径逐渐减小,以至最终落回地球。这个过程是非常漫长的,因此卫星每一圈的运动仍可以认为是匀速圆周运动。规定两质点相距无穷远时的引力势能为零,理论上可以得出质量分别m1、m2的两个物体相距r时,系统的引力势能为。已知人造卫星的质量为m,某时刻绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r,地球半径为R,地球表面附近的重力加速度为g。
(1)求此时刻卫星的瞬时速度大小v和卫星的机械能E机。
(2)由于大气阻力的影响,卫星的轨道半径逐渐减小。求在这个过程中,万有引力做的功WG与克服大气阻力做的功Wf的比。
(3)已知地球半径为6400km。当卫星轨道离地面的高度为200km时,由于大气阻力的影响,测得卫星每绕地球一周,轨道高度降低20m。试估算在此高度大气对卫星的阻力大小f与卫星所受地球引力大小F的比值k(答案保留1位有效数字)。
(1)求此时刻卫星的瞬时速度大小v和卫星的机械能E机。
(2)由于大气阻力的影响,卫星的轨道半径逐渐减小。求在这个过程中,万有引力做的功WG与克服大气阻力做的功Wf的比。
(3)已知地球半径为6400km。当卫星轨道离地面的高度为200km时,由于大气阻力的影响,测得卫星每绕地球一周,轨道高度降低20m。试估算在此高度大气对卫星的阻力大小f与卫星所受地球引力大小F的比值k(答案保留1位有效数字)。
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【推荐1】(1)电荷之间的作用力是通过电场产生的,地球对物体的万有引力也可认为是通过“引力场”来实现的。请类比电场强度的定义方法,写出地球“引力场强度”的定义式,并结合万有引力定律,推导距离地心为处的引力场强度的表达式,已知万有引力常量为G。(请对其中涉及的物理量做出必要说明)
(2)经典电磁理论认为:当金属导体两端电压稳定后,导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中,任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化,它的基本性质与静电场相同,在恒定电场的作用下,金属中的自由电子做定向加速运动,在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,每次碰撞后定向移动的速度减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动,结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n,自由电子的质量为m,所带电荷量为e,如图所示,由该种金属制成的长为L,横截面积为S的圆柱形金属导体,将其两端加上恒定电压U。为了简化问题,假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。
a、自由电子从静止开始加速时间为时的速度v;
b、求金属导体中的电流I
(2)经典电磁理论认为:当金属导体两端电压稳定后,导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中,任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化,它的基本性质与静电场相同,在恒定电场的作用下,金属中的自由电子做定向加速运动,在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,每次碰撞后定向移动的速度减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动,结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n,自由电子的质量为m,所带电荷量为e,如图所示,由该种金属制成的长为L,横截面积为S的圆柱形金属导体,将其两端加上恒定电压U。为了简化问题,假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。
a、自由电子从静止开始加速时间为时的速度v;
b、求金属导体中的电流I
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【推荐2】如图甲所示,真空中有一长直细金属导线MN,与导线同轴放置一半径为R的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同、大小为的电子。已知电子质量为m,电荷量为e。不考虑出射电子间的相互作用。
(1)若在导线和柱面之间加一恒定电压,导线发射的电子恰好无法到达金属圆柱面,求该电压值的大小U;
(2)若在柱面内只加平行于MN的匀强磁场,导线发射的电子恰好无法到达金属圆柱面,求该匀强磁场的磁感应强度的大小B;
(3)如图乙所示,撤去柱面,沿柱面原位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片,金属片接地。若单位时间内单位长度的金属导线MN向外辐射的电子数为,电子打到金属片上被全部吸收。求在金属导线MN和金属片间形成的稳定电流I。
(1)若在导线和柱面之间加一恒定电压,导线发射的电子恰好无法到达金属圆柱面,求该电压值的大小U;
(2)若在柱面内只加平行于MN的匀强磁场,导线发射的电子恰好无法到达金属圆柱面,求该匀强磁场的磁感应强度的大小B;
(3)如图乙所示,撤去柱面,沿柱面原位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片,金属片接地。若单位时间内单位长度的金属导线MN向外辐射的电子数为,电子打到金属片上被全部吸收。求在金属导线MN和金属片间形成的稳定电流I。
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【推荐3】一种探测气体放电过程的装置如图甲所示,充满氖气()的电离室中有两电极与长直导线连接,并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内,以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管,细导线的始末两端、与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆,其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流,其图像如图乙所示。为便于计算,螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为,其中。
(1)求内通过长直导线横截面的电荷量;
(2)求时,通过螺线管某一匝线圈的磁通量;
(3)若规定为电流的正方向,在不考虑线圈自感的情况下,通过计算,在所给坐标轴上画出通过电阻的图像。(注意在图像轴上标注出需要的物理量)
(1)求内通过长直导线横截面的电荷量;
(2)求时,通过螺线管某一匝线圈的磁通量;
(3)若规定为电流的正方向,在不考虑线圈自感的情况下,通过计算,在所给坐标轴上画出通过电阻的图像。(注意在图像轴上标注出需要的物理量)
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【推荐1】如图甲所示,足够长的两金属导轨MN、PQ水平平行固定,两导轨电阻不计,且处在竖直向上的磁场中,完全相同的导体棒a、b垂直放置在导轨上,并与导轨接触良好,两导体棒的电阻均为R=1Ω,且长度刚好等于两导轨间距L,两导体棒的间距也为L,开始时磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化,当t=1s时导体棒刚好要滑动.已知L=2m,滑动摩擦力等于最大静摩擦力.求:
(1)每根导体棒与导轨间的滑动摩擦力的大小及1s内整个回路中产生的焦耳热;
(2)若保持磁场的磁感应强度B=1T不变,用如图丙所示的水平向左的力F拉导体棒a,刚开始一段时间内a做匀加速直线运动,则一根导体棒的质量为多少?从施加力F开始经过多长b导体棒开始滑动?
(3)在(2)问条件下在拉力作用时间为4s时,求a,b两棒组成的系统的总动量?
(1)每根导体棒与导轨间的滑动摩擦力的大小及1s内整个回路中产生的焦耳热;
(2)若保持磁场的磁感应强度B=1T不变,用如图丙所示的水平向左的力F拉导体棒a,刚开始一段时间内a做匀加速直线运动,则一根导体棒的质量为多少?从施加力F开始经过多长b导体棒开始滑动?
(3)在(2)问条件下在拉力作用时间为4s时,求a,b两棒组成的系统的总动量?
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【推荐2】如图所示,两导轨MN、PQ平行放置,间距为,左端用阻值为的定值电阻连接,磁场垂直于导轨平面向下,磁感应强度为,导体棒ab垂直于导轨放置,在水平向右的恒力的作用下由静止开始运动,导体棒的质量,电阻,导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.4,当导体棒运动时速度达到最大,求:
(1)导体棒的最大速度;
(2)导体棒的速度从零到最大的过程中,电阻R上产生的热量Q;
(3)若当导体棒的速度达到最大时撤去恒力,此后回路中产生的热量,则撤去恒力后导体棒的运动时间为多少。
(1)导体棒的最大速度;
(2)导体棒的速度从零到最大的过程中,电阻R上产生的热量Q;
(3)若当导体棒的速度达到最大时撤去恒力,此后回路中产生的热量,则撤去恒力后导体棒的运动时间为多少。
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【推荐3】如图所示,间距为的平行金属轨道均固定在竖直平面内,两轨道均由水平光滑直轨道和半径为的四分之一光滑圆弧轨道组成,圆弧轨道的最低点切线水平,水平轨道有一部分处在竖直向上的匀强磁场中,磁场的边界垂直于轨道,磁场边界间距也为,轨道端接有阻值为的定值电阻,磁场右侧轨道上固定有弹性立柱,两立柱连线与轨道垂直,一个质量为的金属棒从轨道的端由静止释放,金属棒穿过磁场后,与金属立柱碰撞无能量损失,此后,金属棒刚好能再次穿过磁场,金属棒和轨道电阻均不计,重力加速度为,求
(1)金属棒到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;
(2)磁感应强度B为多少?
(3)金属棒第一次穿过磁场的过程中,电阻产生的焦耳热。
(1)金属棒到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;
(2)磁感应强度B为多少?
(3)金属棒第一次穿过磁场的过程中,电阻产生的焦耳热。
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