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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图所示,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m的导体ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,导体与导轨之间的动摩擦因数为.现导体在水平向左、垂直于导体的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中始终与导轨保持垂直).设导体接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程

A导体速度的最大值为

B流过电阻R的电量为

C恒力F与摩擦力做功之和等于整个回路中产生的焦耳热

D恒力F与安培力冲量之和等于杆动量的变化量

正确答案

B

解析

知识点

电磁感应中的能量转化
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则   (    )

A,6种光子中有2种属于巴耳末系

B,6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的

C,若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应

D,使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量

E,6种光子中频率最大的是n=4激发态跃迁到基态时产生的

(2)两根足够长的平行光滑导轨,相距1m水平放置。匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间,B=0.4T,金属棒ab、cd质量分别为0.1kg和0.2kg,电阻分别为0.4Ω和0.2Ω,并排垂直横跨在导轨上。若两棒以相同的初速度3m/s向相反方向分开,不计导轨电阻,求:

①棒运动达到稳定时ab棒的速度大小。

②金属棒运动达到稳定的过程中,回路上释放出的焦耳热。

③金属棒运动达到稳定后,两棒间距离增加了多少。

正确答案

答案:(1) ADE

解析

(2) 1ab、cd棒组成的系统动量守恒,最终具有共同速度V,以水平向右为正方               向,则mcdV0 – mabV0 =(mcd + mab)V      (2分)    V = 1 m/s(1分)

2根据能量转化与守恒定律,产生的焦耳热为:

(3分)

3对cd棒利用动量定理:– BIL·t = mcd(V – V0)

BLq = mcd(V0 – V)

又  q= BLs /(R1 + R2)

s = mcd(V0 – V)(R1+R2)/ B2L2  = 1. 5 m  (3分)

知识点

电磁感应中的能量转化氢原子的能级公式和跃迁
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

在如图所示的装置中,PQM和是两根固定的平行、光滑金属轨道,其中PQ和水平而QM和竖直,它们之间的距离均为L。质量为m、电阻为R的光滑金属棒ab垂直于PQ放置在水平轨道上,在它的中点系着一根柔软轻绳,轻绳通过一个被固定的轻小的定滑轮在另一端系住一个质量为m的物块A,定滑轮跟水平轨道在同一个平面内,轻绳处于绷直状态。另一根质量为m、电阻为R的金属棒cd垂直于QM和紧靠在竖直轨道上,它在运动过程中始终跟轨道接触良好。整个装置处在水平向右的、磁感应强度为B的匀强磁场中。已知重力加速度为g,轨道和轻绳足够长,不计其余各处摩擦和电阻。现同时由静止释放物块A和金属棒cd,当物块A的速度达到某个值时,cd棒恰好能做匀速运动。

求:

(1)cd棒匀速运动的速度大小;

(2)运动过程中轻绳产生的张力的大小;

(3)若cd棒从静止释放到刚达到最大速度的过程中产生的焦耳热为W,求此过程中cd棒下落的距离。

正确答案

见解析。

解析

(1)cd棒匀速运动时,所受安培力跟重力相平衡,令此时回路中的电流为I,cd棒的速度为,有;由以上两式可解得:

(2)令细绳产生的张力大小为T,物块的加速度大小为a,由牛顿第二定律:

对物块有

对ab棒有

由以上两式可解得:

(3)由能量的转化和守恒定律有:

可解得

知识点

通电直导线在磁场中受到的力感生电动势、动生电动势电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图甲所示,在竖直平面内有一单匝正方形线圈和一垂直于竖直平面向里的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,磁场上、下边界AB和CD均水平,线圈的ab边水平且与AB间有一定的距离。现在让线圈无初速自由释放,图乙为线圈从自由释放到cd边恰好离开CD边界过程中的速度一时间关系图象。已知线圈的电阻为r,且线圈平面在线圈运动过程中始终处在竖直平面内,不计空气阻力,重力加速度为g,则根据图中的数据和题中所给物理量可得

A在0~t3时间内,线圈中产生的热量为

B在t2~t3时间内,线圈中cd两点之间的电势差为零

C在t3~t4时间内,线圈中ab边电流的方向为从b流向a

D在0~t3时间内,通过线圈回路的电荷量为

正确答案

A,C

解析

知识点

感生电动势、动生电动势电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

在倾角为θ足够长的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场,磁场方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为L,如图所示。一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t=0时刻以速度v0进入磁场,恰好做匀速直线运动。若经过时间t0,线框ab边到达 中间位置时,线框又恰好做匀速运动,则下列说法正确的是

A当ab边刚越过时,线框加速度的大小为2gsinθ

Bt时刻线框匀速运动的速度为

Ct时间内线框中产生的热量为mgLsinθ+

D离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动

正确答案

B,C

解析

知识点

电磁感应中的能量转化
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