光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L=20 cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m=60 g、电阻R=1 Ω、长为L的导体棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂,如图所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ=53°角,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态,导轨电阻不计,sin 53°=0.8,g=10 m/s2则( )
A. 磁场方向一定竖直向下
B. 电源电动势E=3.0 V
C. 导体棒在摆动过程中所受安培力F=0.8N
D. 导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J
高一物理多选题中等难度题
如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨,左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L=20 cm的光滑圆弧导轨相接.导轨宽度为20 cm,电阻不计.导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T.一根垂直导轨放置的质量m=60 g、电阻R=1 Ω、长为L的导体棒ab,用长也为20 cm的绝缘细线悬挂,导体棒恰好与导轨接触.当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态.当导体棒ab速度最大时,细线与竖直方向的夹角θ=53°(sin 53°=0.8,g=10 m/s2),则( )
A. 磁场方向一定竖直向上
B. 电源的电动势E=8.0 V
C. 导体棒在摆动过程中所受安培力F=8 N
D. 导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J
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光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L=20 cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m=60 g、电阻R=1 Ω、长为L的导体棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂,如图所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ=53°角,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态,导轨电阻不计,sin 53°=0.8,g=10 m/s2则( )
A. 磁场方向一定竖直向下
B. 电源电动势E=3.0 V
C. 导体棒在摆动过程中所受安培力F=0.8N
D. 导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J
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如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平成角的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计。
求:(1)若导轨光滑,电源电动势E多大时能使导体杆静止在导轨上?
(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为,且不通电时导体不能静止在导轨上,则要使杆静止在导轨上,求电源的电动势的范围?
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如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2 Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值RL=4 Ω的小灯泡L连接。在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l=2 m,有一阻值r=2 Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中)。CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示。在t=0至t=4 s 内,金属棒PQ保持静止,在t=4 s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动。已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化。求:
(1)通过小灯泡的电流;
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。
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如图(甲)所示,平行光滑金属导轨水平放置,两轨相距L=0.4m,导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连,导轨电阻不计.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场,其方向与导轨平面垂直向下,磁感应强度B随位置x变化如图(乙)所示.一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动,且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变.求:
(1)金属棒在x=1m处的速度大小;
(2)金属棒从x=0运动到x=1m过程中,外力F所做的功;
(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中,流过金属棒的电量。
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如图所示,两条足够长的平行金属导轨水平放置,导轨的一端接有电阻和开关,导轨光滑且电阻不计,匀强磁场的方向与导轨平面垂直,金属杆ab置于导轨上.当开关S断开时,在杆ab上作用一水平向右的恒力F,使杆ab向右运动进入磁场.一段时间后闭合开关并开始计时,金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好.下列关于金属杆ab的v—t图象不可能的是( )
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如图所示,两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ,间距为d.导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的金属棒被固定在导轨上,距底端的距离为s,导轨与外接电源相连,使金属棒通有电流.金属棒被松开后,以加速度a沿导轨匀加速下滑,金属棒中的电流始终保持恒定,重力加速度为g.求下滑到底端的过程中,金属棒:
(1)末速度的大小v;
(2)通过的电流大小I;
(3)通过的电荷量Q.
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(10分)现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_____。动能的增加量可表示为_________。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为= ________。
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
S(m) | 0.600 | 0.800 | 1.000 | 1.200 | 1.400 |
t(ms) | 8.22 | 7.17 | 6.44 | 5.85 | 5.43 |
1/t2(104s-2) | 1.48 | 1.95 | 2.41 | 2.92 | 3.39 |
以s为横坐标,为纵坐标,请你在图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=__________(保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率,将k和进行比较,若其差值在实验误差允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律。
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1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
s(m) | 0.600 | 0.800 | 1.000 | 1.200 | 1.400 |
t(ms) | 8.22 | 7.17 | 6.44 | 5.85 | 5.43 |
(×104s-2) | 1.48 | 1.95 | 2.41 | 2.92 | 3.39 |
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上静止放置一质量、电阻的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度的匀强磁场中,磁场的方向竖直向下,现用一外力沿水平方向拉杆,使之由静止起做匀加速运动并开始计时,若5s末杆的速度为2.5m/s,求:
(1)5s末时电阻上消耗的电功率;
(2)5s末时外力的功率.
(3)若杆最终以8m/s的速度作匀速运动,此时闭合电键S,射线源Q释放的粒子经加速电场C加速后从孔对着圆心进入半径的固定圆筒中(筒壁上的小孔只能容一个粒子通过),圆筒内有垂直水平面向下的磁感应强度为的匀强磁场。粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移,也无机械能损失,粒子与圆筒壁碰撞5次后恰又从孔背离圆心射出,忽略粒子进入加速电场的初速度,若粒子质量,电量,则磁感应强度多大?若不计碰撞时间,粒子在圆筒内运动的总时间多大?
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