【題目】(1)如圖1所示,固定于水平面上的金屬框架abcd,處在豎直向下的勻強磁場中.金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動.框架的ab與dc平行,bc與ab、dc垂直.MN與bc的長度均為l,在運動過程中MN始終與bc平行,且與框架保持良好接觸.磁場的磁感應強度為B.
a. 請根據法拉第電磁感應定律,推導金屬棒MN中的感應電動勢E;
b. 在上述情景中,金屬棒MN相當于一個電源,這時的非靜電力與棒中自由電子所受洛倫茲力有關.請根據電動勢的定義,推導金屬棒MN中的感應電動勢E.
(2)為進一步研究導線做切割磁感線運動產生感應電動勢的過程,現構建如下情景:如圖2所示,在垂直于紙面向里的勻強磁場中,一內壁光滑長為l的絕緣細管MN,沿紙面以速度v向右做勻速運動.在管的N端固定一個電量為q的帶正電小球(可看做質點).某時刻將小球釋放,小球將會沿管運動.已知磁感應強度大小為B,小球的重力可忽略.在小球沿管從N運動到M的過程中,求小球所受各力分別對小球做的功.
【答案】(1)見解析 (2)洛倫茲力做功為0,管的支持力做功
【解析】
(1)如圖1所示,在一小段時間Dt內,金屬棒MN的位移
這個過程中線框的面積的變化量
穿過閉合電路的磁通量的變化量
根據法拉第電磁感應定律
解得
如圖2所示,棒向右運動時,電子具有向右的分速度,受到沿棒向下的洛倫茲力
,f即非靜電力
在f的作用下,電子從M移動到N的過程中,非靜電力做功
根據電動勢定義
解得
(2)小球隨管向右運動的同時還沿管向上運動,其速度如圖3所示.小球所受洛倫茲力f合如圖4所示.將f合正交分解如圖5所示.
小球除受到洛倫茲力f合外,還受到管對它向右的支持力F,如圖6所示.
洛倫茲力f合不做功
沿管方向,洛倫茲力f做正功
垂直管方向,洛倫茲力是變力,做負功
由于小球在水平方向做勻速運動,則
因此,管的支持力F對小球做正功
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【題目】如圖所示電路,在平行金屬板M,N內部左側中央P有一質量為m的帶電粒子(重力不計)以水平速度v0射入電場并打在N板的O點.改變R1或R2的阻值,粒子仍以v0射入電場,則
A. 該粒子帶正電
B. 減少R2,粒子將打在O點左側
C. 增大R1,粒子在板間運動時間不變
D. 減少R1,粒子將打在O點左側
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【題目】甲、乙兩輛汽車在平直公路上,從同一地點同時同向均做勻加速直線運動,甲、乙速度的平方隨位移變化的圖象如圖所示,則( )
A.甲車的加速度比乙車的加速度小
B.在x=0.5m處甲、乙兩車的速度均為2m/s
C.在t=2s末甲、乙兩車相遇
D.在x=4m處甲、乙兩車不相遇
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【題目】如圖所示,質量分別為3m和m的1、2兩物塊疊放在水平桌面上,物塊2與桌面間的動摩擦因數為μ,物塊1與物塊2間的摩擦因數為2μ。物塊1和物塊2的加速度大小分別用a1、a2表示,物塊1與物塊2間的摩擦力大小用f1表示 ,物塊2與桌面間的摩擦力大小用f2表示,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當水平力F作用在物塊1上,下列反映a和f變化的圖線正確的是
A. B.
C. D.
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【題目】如圖所示,質量為1kg的物體靜止于水平地面上,用大小為6.5N的水平恒力F作用在物體上,使物體由靜止開始運動50m后撤去拉力F,此時物體的速度為20m/s,物體繼續向前滑行直至停止,g取10m/s2。求:
(1)物體與地面間的動摩擦因數;
(2)物體運動的總位移;
(3)物體運動的總時間。
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【題目】如圖所示,正方形區域EFGH中有垂直于紙面向里的勻強磁場,一個帶正電的粒子(不計重力)以一定的速度從EF邊的中點M沿既垂直于EF邊又垂直于磁場的方向射入磁場,正好從EH邊的中點N射出。若該帶電粒子的速度減小為原來的一半,其它條件不變,則這個粒子射出磁場的位置是
A. E點 B. N點
C. H點 D. F點
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【題目】太空垃圾是圍繞地球軌道的無用人造物體,如圖所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意圖,對此有如下說法,正確的是
A.太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞
B.離地越低的太空垃圾運行周期越大
C.離地越高的太空垃圾運行速率越大
D.離地越高的太空垃圾運行加速度越小
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【題目】在“用傳感器觀察電容器的充電和放電”實驗中,電路圖如圖甲。一位同學使用的電源電動勢為8.0V,測得電容器放電的i-t圖像如圖乙所示。
(1)若按“四舍五入(大于半格算一個,小于半格舍去)”法, i-t圖線與兩坐標軸包圍面積表示的物理意義是_______;電容器在全部放電過程中釋放的電荷量約為___________C;(結果保留兩位有效數字)
(2)根據以上數據估算電容器的電容值為_____ F;(結果保留兩位有效數字)
(3)如果將電阻R換一個阻值更大的電阻,則放電過程釋放的電荷量___________(選填“變多”、“不變”或“變少”)。
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【題目】如圖所示的坐標系中, 第一象限內存在與x軸成30°角斜向下的勻強電場, 電場強度E=400 N/C;第四象限內存在垂直于紙面向里的有界勻強磁場軸方向的寬度OA=20cm, y軸負方向無限大,磁感應強度B = l×10-4。現有—比荷為
的正離子(不計重力),以某一速度v0從O點射入磁場,
=60°,離子通過磁場后剛好從A點射出,之后進入電場。
(1)求離子進入磁場的速度的大小v0
(2)離子進入電場后,經多長時間再次到達x軸上
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