高三物理解答题中等难度题
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如图,ab和cd为质量m=0.1kg、长度L=0.5m、电阻R=0.3Ω的两相同金属棒,ab放在半径分别为r1=0.5m和r2=1m的水平同心圆环导轨上,导轨处在磁感应强度为B=0.2T竖直向上的匀强磁场中;cd跨放在间距也为L=0.5m、倾角为的光滑平行导轨上,导轨处于磁感应强度也为B=0.2T方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。四条导轨由导线连接并与两导体棒组成闭合电路,除导体棒电阻外其余电阻均不计。ab在外力作用下沿圆环导轨匀速转动,使cd在倾斜导轨上保持静止。ab与两圆环导轨间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度为g=10m/s2。求:
(1)从上向下看ab应沿顺时针还是逆时针方向转动?
(2)ab转动的角速度大小;
(3)作用在ab上的外力的功率。
高三物理计算题困难题查看答案及解析
如图,ab和cd为质量m=0.1kg、长度L=0.5m、电阻R=0.3Ω的两相同金属棒,ab放在半径分别为r1=0.5m和r2=1m的水平同心圆环导轨上,导轨处在磁感应强度为B=0.2T竖直向上的匀强磁场中;cd跨放在间距也为L=0.5m、倾角为的光滑平行导轨上,导轨处于磁感应强度也为B=0.2T方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。四条导轨由导线连接并与两导体棒组成闭合电路,除导体棒电阻外其余电阻均不计。ab在外力作用下沿圆环导轨匀速转动,使cd在倾斜导轨上保持静止。ab与两圆环导轨间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度为g=10m/s2。求:
(1)从上向下看ab应沿顺时针还是逆时针方向转动?
(2)ab转动的角速度大小;
(3)作用在ab上的外力的功率。
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如图所示,有一半径为R1=1m的圆形磁场区域,圆心为O,另有一外半径为R2=m、内半径为R1的同心环形磁场区域,磁感应强度大小均为B=0.5T,方向相反,均垂直于纸面,一带正电粒子从平行极板下板P点静止释放,经加速后通过上板小孔Q,垂直进入环形磁场区域,已知点P、Q、O在同一竖直线上,上极板与环形磁场外边界相切,粒子比荷q/m=4×107C/kg,不计粒子的重力,且不考虑粒子的相对论效应,求:
(1)若加速电压U1=1.25×102V,则粒子刚进入环形磁场时的速度多大?
(2)要使粒子不能进入中间的圆形磁场区域,加速电压U2应满足什么条件?
(3)若改变加速电压大小,可使粒子进入圆形磁场区域,且能水平通过圆心O,最后返回到出发点,则粒子从Q孔进入磁场到第一次经过O点所用的时间为多少?
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如图所示(俯视图),两根光滑且足够长的平行金属导轨固定在同一水平面上,两导轨间距 L=1m。导轨单位长度的电阻 r=1Ω/m,左端处于 x 轴原点,并连接有固定电阻 R1=1Ω(与电阻 R1 相连的导线电阻可不计)。导轨上放置一根质量 m=1kg、电阻 R2=1Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B= B0+kx(B0=1T,k=1T/m)的磁场中,磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使其从原点处开始以速度v=1m/s 沿 x 轴正方向做匀速运动,则:
(1)当 t=1s 时,电阻R1上的发热功率。
(2)求 0-2s 内外力F所做的功。
(3)如果t=2s调整F的大小及方向,使杆以1m/s2 的加速度做匀减速运动,定性讨论F 的大小及方向的变化情况。
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如图所示,在同一水平面内的光滑平行金属导轨MN、M'N'与均处于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N'P'平滑连接,半圆轨道半径均为r=0.5m,导轨间距L=1m,水平导轨左端MM'接有R=2Ω的定值电阻,水平轨道的ANN'A'区域内有竖直向下的匀强磁场,磁场区域宽度d=1m。一质量为m=0.2kg、电阻为R0=0.5Ω、长度为L=1m的导体棒ab放置在水平导轨上距磁场左边界s处,在与导体棒垂直、大小为2N的水平恒力F的作用下从静止开始运动,导体棒运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好,导体棒进入磁场后做匀速运动,当导体棒运动至NN'时撤去F,结果导体棒ab恰好能运动到半圆形轨道的最高点PP'。已知重力加速度g取10m/s2,导轨电阻忽略不计。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小及s的大小;
(2)若导体棒运动到AA'时撤去拉力,试判断导体棒能不能运动到半圆轨道上。如果不能,说明理由;如果能,试再判断导体棒沿半圆轨道运动时会不会脱离轨道。
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如图所示,有上下放置的两个宽度均为L=0.5m的水平金属导轨,左端连接阻值均为2的电阻r1、r2,右端与竖直放置的两个相同的半圆形金属轨道连接在一起,半圆形轨道半径为R=0.1 m。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T。初始时金属棒放置在上面的水平导轨上,金属棒的长刚好为L,质量m=2kg,电阻不计。某时刻金属棒获得了水平向右的速度v0=2m/s,之后恰好水平抛出。已知金属棒与导轨接触良好,重力加速度g=10m/s2,不计所有摩擦和导轨的电阻,则下列正确的是
A. 金属棒抛出时的速率为
B. 整个过程中,流过电阻r1的电荷量为2C
C. 整个过程中,电阻r2上产生的焦耳热为1.5J
D. 最初金属棒距离水平导轨右端4m
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