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- 共276题
如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小;
(3)流经电流表电流的最大值
正确答案
见解析
解析
解析:
(1)电流稳定后,道题棒做匀速运动 ①
解得 ②
(2)感应电动势 E=BLv ③
电影电流
由②③④式解得
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为
机械能守恒
感应电动势的最大值
感应电流的最大值
解得
知识点
在游乐节目中,选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论.如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角=,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取重力加速度,,.
(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2)若绳长=2m,选手摆到最高点时松手落入手中.设水对选手的平均浮力,平均阻力,求选手落入水中的深度;
(3)若选手摆到最低点时松手,小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳却认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。
正确答案
见解析
解析
(1)机械能守恒 ①
圆周运动 F′-mg=m
解得 F′=(3-2cos)mg
人对绳的拉力 F=F′
则 F=1080N
(2)动能定理 mg(H-lcos+d)-(f1+f2)d=0
则d=
解得
(3)选手从最低点开始做平抛运动 x=vt
H-l=
且有①式
解得
当时,x有最大值,解得l=1.5m
因此,两人的看法均不正确。当绳长钺接近1.5m时,落点距岸边越远。
本题考查机械能守恒,圆周运动向心力,动能定理,平抛运动规律及求极值问题。
当时,x有最大值 解得
因此,两人的看法均不正确,当绳长越接近1.5 m时,落点距岸边越远。
知识点
如图所示,有一内壁光滑的闭合椭圆形管道,置于竖直平面内,MN是通过椭圆中心O点的水平线。已知一小球从M点出发,初速率为v0,沿管道MPN运动,到N点的速率为v1,所需的时间为t1;若该小球仍由M点以初速率v0出发,而沿管道MQN运动,到N点的速率为v2,所需时间为t2。则
正确答案
解析
由于是内壁光滑的闭合椭圆形管道,运动中只有重力做功,机械能守恒,MON在同一水平线上,故v1=v2=v0;而沿管道MPN运动,先减速后加速,沿管道MQN运动,先加速后减速,前者平均速率小,后者平均速率大,运动的路程相同,故t1>t2。A 正确。
知识点
图所示为一种摆式摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,其主要部件有:底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆,摆锤的质量为m,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动,摆锤重心到O点距离为L.测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与O等高的位置处静止释放,摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(s<L),之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置,若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力,重力加速度为g,
求:
(1)摆锤在上述过程中损失的机械能;
(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;
(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数。
正确答案
(1)损失的机械能ΔE=mgLcosθ
(2)摩擦力做功Wf=-mgLcosθ
(3)动摩擦因数
解析
(1)设最低重力势能为0,则损失的机械能,解得。
(2)系统损失的机械能等于克服摩擦力做功,因此摩擦力做的功。
(3)由,得动摩擦因数
知识点
如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2。(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
(1)甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;
(2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ0;
(3)若甲仍以速度υ0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。
正确答案
(1)0.4m (2) (3)
解析
(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,则
①
②
③
联立①②③得: ④
(2)设碰撞后甲.乙的速度分别为v甲.v乙,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
⑤
⑥
联立⑤⑥得:v乙= v0 ⑦
由动能定理得: ⑧
联立①⑦⑧得: ⑨
(3)设甲的质量为M,碰撞后甲.乙的速度分别为vM.vm,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
⑩
11
联立⑩11得: 12
由12和,可得: 13
设乙球过D点的速度为,由动能定理得
14
联立⑨1314得: 15
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为,则有:
16
联立②1516得:
知识点
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