高三物理解答题中等难度题
(16分)如图所示,用PM、QN是两根半径为d的光滑的圆弧轨道,其间距为L,O、P连线水平,M.N在同一水平高度,圆弧轨道电阻不计,在其上端连有一阻值为R的电阻,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为m、电阻为r的金属棒从轨道的顶端P处由静止开始下滑,到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg,求:
(1)棒到达最低点时金属棒两端的电压;
(2)棒下滑过程中金属棒产生的热量:
(3)棒下滑过程中通过金属棒的电量。
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如图所示,PM、QN是两根半径为d的光滑的圆弧轨道,其间距为L,O、P连线水平,M、N在同一水平高度,圆弧轨道电阻不计,在其上端连有一阻值为R的电阻,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为r的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑,到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg,求:
(1)棒到达最低点时金属棒两端的电压;
(2)棒下滑过程中金属棒产生的热量;
(3)棒下滑过程中通过金属棒的电荷量。
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(12分)如图所示,间距为L的两根光滑圆弧轨道置于水平面上,其轨道末端水平,圆弧轨道半径为r,电阻不计。在其上端连有一阻值为R0的电阻,整个装置处于如图所示的径向磁场中,圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长度等于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑,到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)。求:
(1)金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压;
(2)金属棒下滑过程中通过电阻R0的电荷量。
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如图所示,间距为L的两根光滑圆弧轨道置干水平面上,其轨道末端水平,圆弧轨道半径为r,电阻不计。在其上端连有阻值为R0的电阻,整个装置处于如图所示的径向磁场中, 圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长度等于L,、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑,到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)。求:
(1)金属捧到达轨道底端时金属棒两端的电压;
(2)金属棒下滑过程中通过电阻R0的电荷量。
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如图所示,两根水平的金属光滑平行导轨,其末端连接等高光滑的四分之一圆弧,其轨道半径为 r、圆弧段在图中的 cd 和 ab 之间,导轨的间距为L,轨道的电阻不计。在轨道的顶端接有阻值为R 的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。 现有一根长度稍大于 L、电阻不计,质量为 m 的金属棒,从轨道的水平位置ef 开始在拉力作用下,从静止匀加速运动到 cd 的时间为, 调节拉力使金属棒接着沿圆弧做匀速圆周运动至ab处, 已知金属棒在 ef 和 cd之间运动时的拉力随时间图象如图(其中图象中的、 为已知量),求:
(1)金属棒做匀加速的加速度;
(2)金属棒从 cd 沿四分之一圆弧做匀速圆周运动至 ab 的过程中,拉力做的功。
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如图所示,倾角为θ=370的粗糙导轨底端用一小段光滑圆弧与水平轨道连接(水平轨道长度很短,可忽略不计),且底端PQ离地面的高度h=1.25m,导轨间距为l=0.5m,电阻忽略不计,导轨顶端连接一个定值电阻R=2.0Ω和开关S,整个装置处于匀强磁场中(图中未画出),匀强磁场的磁感应强度大小为B=0.8T、方向垂直与导轨所在的平面,将质量为m=0.5kg、导轨间部分电阻也为R=2.0Ω的金属棒从AB处由静止释放,当开关断开时,测得金属棒落地点离PQ的水平距离为x1=1.0m,当开关闭合时,测得金属棒落地点离PQ的水平距离为x2=0.8m,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.25,重力加速度为g=10m/s2;sin370=0.6,cos370=0.8,求:
(1)金属棒在导轨上释放的位置AB到位置PQ的距离;
(2)当开关闭合时,在金属棒下滑的过程中回路上产生的焦耳热;
(3)如果倾斜导轨足够长,当开关闭合时,金属棒能够达到的最大速度。
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如图所示,AB.CD均是固定在同一竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,圆轨道半径均为R=0.800m,下端点B.C间距L=0.900m,与紧靠的水平传送带上表面处于同一高度,传送带沿逆时针方向的传动速度恒为v=1.00m/s,一质量m=1.00kg的小物块从圆弧顶点A由静止开始沿轨道下滑,若物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.0200,不计物块经过轨道与传送带连接处B.C时的机械能损失,取,试求:
(1)物块第一次沿CD轨道上山的最大高度
(2)物块从开始运动到第21次返回AB轨道的过程中,在传送带上运动的时间
(3)物块从第21次至第101次返回AB轨道的过程中,与传送带间摩擦产生的热量
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如图所示,两根等高光滑的圆弧轨道,半径为r、间距为L,轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻,整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始,在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处,则该过程中
A. 通过R的电流方向为由e向f B. 通过R的电流方向为由f向e
C. R上产生的热量为 D. 流过R的电量为
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如图所示,两根等高光滑的圆弧轨道,半径为r、间距为L,轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻,整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始,在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处,则该过程中( )
A. 通过R的电流大小恒定
B. 通过R的电流方向为由外向内
C. R上产生的热量为
D. 流过R的电量为
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