- 牛顿第二定律
- 共448题
如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m,上端接有阻值R=0.80Ω的定值电阻,导轨的电阻可忽略不计。导轨处于磁感应强度B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中,磁场的上边界如图中虚线所示,虚线下方的磁场范围足够大。一根质量m=4.0×10-2kg、电阻r=0.20Ω的金属杆MN,从距磁场上边界h=0.20m高处,由静止开始沿着金属导轨下落。已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小;
(2)求金属杆刚进入磁场时的加速度大小;
(3)若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动,则金属杆在匀速下落过程中其所受重力对它做功的功率为多大?
正确答案
见解析。
解析
(1)金属杆MN自由下落,设MN刚进入磁场时的速度为v,根据机械能守恒定律,有
解得 v==2.0m/s
MN刚进入磁场时产生的感应电动势 E=Blv =0.4×0.5×2V=0.40V
通过电阻R的电流大小 I==0.40A
(2)MN刚进入磁场时F安=BIl =0.4×0.4×0.5N=0.08N
设MN刚进入磁场时的加速度大小为a,根据牛顿第二运动定律,有
mg - F安=ma
解得 a=8.0m/s2
(3)根据力的平衡条件可知,MN在磁场中匀速下落时有 mg=F安
设MN在磁场中匀速下落时的速度为vm,则此时的感应电动势E=Blvm,感应电流I= Blvm/(R+r),安培力F安=B2l2vm/(R+r)
联立可解得 vm==10.0 m/s
在匀速下落过程中重力对金属杆做功的功率P=mgvm=4.0W
知识点
如图,一小球通过两细绳固定在圆环的圆心O位置。已知两绳夹角,让圆环在竖直面内顺时针转动,当OA由水平转到竖直位置过程中,OA的作用力FA和OB的作用力FB的变化情况是
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,空间有一场强为E、水平向左的匀强电场,一质量为m、电荷量为+q的滑块(可视为质点)在粗糙绝缘水平面上由静止释放,在电场力的作用下向左做匀加速直线运动,运动位移为L时撤去电场。设滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变,已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ。
(1)画出撤去电场前滑块运动过程中的受力示意图,并求出该过程中加速度a的大小;
(2)求滑块位移为L时速度v的大小;
(3)求撤去电场后滑块滑行的距离x。
正确答案
见解析。
解析
(1)滑块沿轨道向左运动过程中的受力如图所示。
根据牛顿运动定律:
又因为
所以
(2)物块向左做匀加速直线运动,根据运动学公式:
所以
(3)滑块在导轨运动的整个过程中,根据动能定理有
知识点
如图所示,光滑斜面长为a,宽为b,倾角为θ,一物块沿斜面从左上方顶点P水平射入,而从右下方顶点Q离开斜面,此物体在斜面上运动的加速度大小为 ;入射初速度v的大小为 。
正确答案
a = g sinθ, v0 = a
解析
略
知识点
14.图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )
正确答案
解析
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知识点
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