高三物理解答题中等难度题
(14分)水平导轨AB固定在支架CD上,其形状、尺寸如图所示。导轨与支架的总质量M=4kg,其重心在O点,它只能绕支架C点且垂直于纸面的水平轴转动。质量m=1kg的小铁块静止于水平导轨AB的A端,现受到水平拉力F=2.5N的作用。已知小铁块和导轨之间的动摩擦因数μ=0.2。g取10m/s2,求:
(1)小铁块刚开始运动时的加速度大小?
(2)小铁块运动到离A端多远时,支架将要开始翻转?
(3)若在小铁块运动的过程中,支架始终保持静止,则拉力F作用的最长时间为多少?
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如图,水平面上固定有形状为的光滑金属导轨abcd 和efgh;ab、ef 平行,间距为2L; cd、gh 平行,间距为L,且右端足够长;垂直ab 和ef 放置有质量为m 的粗细均匀金属棒MN,导轨cd、gh的最左端垂直放置另一质量也为m 的金属棒PQ,两金属棒均与导轨接触良好.MN、PQ 棒接入电路的电阻分别为2R 和R,导轨电阻不计.导轨平面内有垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.现先将PQ 棒固定,给MN 棒一个水平向右大小为2v0 的初速度,当MN 棒速度减为 v0 时释放PQ 棒.当MN棒运动到导轨ab、ef 的最右端时,回路中电流恰好为零.求:
(1)MN 棒开始运动的瞬间,PQ 棒所受安培力的大小;
(2)PQ 棒在其释放前产生的热量;
(3)当MN 棒运动到导轨ab、ef 的最右端时,MN 棒和PQ 棒的速度各是多大.
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如图,水平面上固定有形状为的光滑金属导轨abcd 和efgh;ab、ef 平行,间距为2L; cd、gh 平行,间距为L,且右端足够长;垂直ab 和ef 放置有质量为m 的粗细均匀金属棒MN,导轨cd、gh的最左端垂直放置另一质量也为m 的金属棒PQ,两金属棒均与导轨接触良好.MN、PQ 棒接入电路的电阻分别为2R 和R,导轨电阻不计.导轨平面内有垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.现先将PQ 棒固定,给MN 棒一个水平向右大小为2v0 的初速度,当MN 棒速度减为 v0 时释放PQ 棒.当MN棒运动到导轨ab、ef 的最右端时,回路中电流恰好为零.求:
(1)MN 棒开始运动的瞬间,PQ 棒所受安培力的大小;
(2)PQ 棒在其释放前产生的热量;
(3)当MN 棒运动到导轨ab、ef 的最右端时,MN 棒和PQ 棒的速度各是多大.
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如图所示,竖直放置的固定平行光滑导轨ce、df的上端连一电阻R0=3Ω,导体棒ab水平放置在一水平支架MN上并与竖直导轨始终保持垂直且接触良好,在导轨之间有图示方向磁场,磁感应强度随时间变化的关系式为B=2t(T),abdc为一正方形,导轨宽L=1m,导体棒ab质量m=0.2kg,电阻R=1Ω,导轨电阻不计。(g取10m/s2)求:
(1)t=1s时导体棒ab对水平支架MN的压力大小为多少;
(2)t=1s以后磁场保持恒定,某时刻撤去支架MN使ab从静止开始下落,求ab下落过程中达到的最大速度vm,以及ab下落速度v=1m/s时的加速度大小。
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如图所示,水平放置的两根光滑平行金属导轨相距为d,两根金属棒ab和cd用相同的材料制成,横截面积之比1:2,垂直于导轨平行放置在导轨上,其中ab棒质量为m,用长l的细线悬挂在支架上,细线伸直,ab恰好与两导轨接触,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现把ab棒移至细线处于水平位置处由静止释放,运动到最低点时与轨道接触,造成闭合回路abcd发生瞬时电磁感应。然后ab棒继续向左摆动,摆到最高位置时,细线与竖直方向成θ=60°角。求:
(1)ab棒摆到最低点与导轨接触时,cd棒中感应电流的方向;
(2)ab棒第一次离开导轨向左起摆瞬间,cd棒的速度;
(3)在ab棒下摆与导轨第一次接触的瞬时电磁感应过程中,ab棒产生的焦耳热。
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