（18分）如圖所示，水平放置的足夠長的平行金屬導軌MN、PQ的一端接有電阻R0，不計電阻的導體棒ab靜置在導軌的左端MP處，并與MN垂直．以導軌PQ的左端為坐標原點O，建立直角坐標系xOy，Ox軸沿PQ方向．每根導軌單位長度的電阻為r．垂直于導軌平面的非勻強磁場磁感應強度在y軸方向不變，在x軸方向上的變化規律為：B＝B0＋kx，并且x≥0．現在導體棒中點施加一垂直于棒的水平拉力F，使導體棒由靜止開始向右做勻加速直線運動，加速度大小為a．設導體棒的質量為m，兩導軌間距為L．不計導體棒與導軌間的摩擦，導體棒與導軌接觸良好，不計其余部分的電阻．
（1）請通過分析推導出水平拉力F的大小隨橫坐標x變化的關系式；
（2）如果已知導體棒從x＝0運動到x＝x0的過程中，力F做的功為W，求此過程回路中產生的焦耳熱Q；
（3）若B0＝0．1T，k＝0．2T／m，R0＝0．1Ω，r＝0．1Ω／m，L＝0．5m，
a＝4m／s2，求導體棒從x＝0運動到x＝1m的過程中，通過電阻R0的電荷量q．
(1) 
(2) W-max0 ; (3) 0.5C
解析試題分析：（1）設導體棒運動到坐標為x處的速度為v，根據法拉第電磁感應定律可得：E=BLv①
由歐姆定律：
②
由于棒做勻加速運動，所以有
③
此時棒受到的安培力：
④
由牛頓第二定律：
⑤
聯立①②③④⑤可得：
（2）設導體棒在x=x0處的動能為EK，則由動能定理可得：EK=max0 ⑥
由能量守恒定律可知：W=Q+EK ⑦
將⑥式代入⑦式可解得：Q=W-max0
（3）由①②兩式可得：
⑧
因為a=vt，將題中所給的數據代入⑧式可得：I="2t(A)" ⑨
可知回路中的電流與時間成正比，所以在0-t時間內，通過R0的電荷量為：
由勻加速直線運動的規律可得：
，當x=x0時，有
考點：法拉第電磁感應定律及能量守恒定律；牛頓第二定律的應用。
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
（10分）如圖所示，讓質量m=5.0kg的擺球由圖中所示位置A從靜止開始下擺，擺至最低點B點時恰好繩被拉斷。已知擺線長L=1.6m，懸點O與地面的距離OC=4.0m。若空氣阻力不計，擺線被拉斷瞬間小球的機械能無損失。(g取10 m/s2)求：
（1）擺線所能承受的最大拉力T；
（2）擺球落地時的動能。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
如圖所示，將質量m＝0.1kg的圓環套在固定的水平直桿上。環的直徑略大于桿的截面直徑。環與桿間動摩擦因數m＝0.8。對環施加一位于豎直平面內斜向上，與桿夾角q＝53°的拉力F，使圓環以a＝4.4m/s2的加速度沿桿運動，求F的大小。（取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2）。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
過山車是游樂場中常見的設施。如圖是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內半徑R= 2.0m的圓形軌道組成，B、C分別是圓形軌道的最低點和最高點。一個質量為m=1.0kg的小滑塊（可視為質點），從軌道的左側A點以v0= 12m/s的初速度沿軌道向右運動，A、B間距L= 11.5m。小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數
。圓形軌道是光滑的，水平軌道足夠長。取重力加速度g=10m/s2。求：
（1）滑塊經過B點時的速度大小
;
（2）滑塊經過C點時受到軌道的作用力大小F；
（3）滑塊最終停留點D（圖中未畫出）與起點A的距離d。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
為減少煙塵排放對空氣的污染，某同學設計了一個如圖所示的靜電除塵器，該除塵器的上下底面是邊長為L＝0.20m的正方形金屬板，前后面是絕緣的透明有機玻璃，左右面是高h＝0.10m的通道口。使用時底面水平放置，兩金屬板連接到U＝2000V的高壓電源兩極（下板接負極），于是在兩金屬板間產生一個勻強電場（忽略邊緣效應）。均勻分布的帶電煙塵顆粒以v=10m/s的水平速度從左向右通過除塵器，已知每個顆粒帶電荷量q＝+2.0×10-17C，質量m＝1.0×10-15kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力。在閉合開關后：
（1）求煙塵顆粒在通道內運動時加速度的大小和方向；
（2）求除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向所能偏轉的最大距離；
（3）除塵效率是衡量除塵器性能的一個重要參數。除塵效率是指一段時間內被吸附的煙塵顆粒數量與進入除塵器煙塵顆粒總量的比值。試求在上述情況下該除塵器的除塵效率；若用該除塵器對上述比荷的顆粒進行除塵，試通過分析給出在保持除塵器通道大小不變的前提下，提高其除塵效率的方法。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
如圖所示，質量M=4kg的平板小車停在光滑水平面上，車上表面高h1=1.6m．水平面右邊的臺階高h2=0.8m，臺階寬l=0.7m，臺階右端B恰好與半徑r=5cm的光滑圓弧軌道連接，B和圓心O的連線與豎直方向夾角θ=53°，在平板小車的A處，質量m1=2kg的甲物體和質量m2=1kg的乙物體緊靠在一起，中間放有少量炸藥（甲、乙兩物體都可以看作質點）．小車上A點左側表面光滑，右側粗糙且動摩擦因數為μ=0.2．現點燃炸藥，炸藥爆炸后兩物體瞬間分開，甲物體獲得水平初速度5m/s向右運動，離開平板車后恰能從光滑圓弧軌道的左端B點沿切線進入圓弧軌道．已知車與臺階相碰后不再運動（g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）．求：
（1）炸藥爆炸使兩物塊增加的機械能E；
（2）物塊在圓弧軌道最低點C處對軌道的壓力F；
（3）平板車上表面的長度L和平板車運動位移s的大小．
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
某興趣小組設計了如圖所示的玩具軌道，它由細圓管彎成，固定在豎直平面內。左右兩側的斜直管道PA與PB的傾角、高度、粗糙程度完全相同，管口A、B兩處均用很小的光滑小圓弧管連接（管口處切線豎直），管口到底端的高度H1=0.4m。中間“8”字型光滑細管道的圓半徑R=10cm（圓半徑比細管的內徑大得多），并與兩斜直管道的底端平滑連接。一質量m=0.5kg的小滑塊從管口 A的正上方H2處自由下落，第一次到達最低點P的速度大小為10m/s.此后小滑塊經“8”字型和PB管道運動到B處豎直向上飛出，然后又再次落回，如此反復。小滑塊視為質點，忽略小滑塊進入管口時因碰撞造成的能量損失，不計空氣阻力，且取g=10m/s2。求：
（1） 滑塊第一次由A滑到P的過程中，克服摩擦力做功；
（2）滑塊第一次到達“8”字型管道頂端時對管道的作用力；
（3）滑塊第一次離開管口B后上升的高度；
（4）滑塊能沖出槽口的次數。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來源： 題型：計算題
（13分）如圖所示，在粗糙水平臺階上靜止放置一質量m=1.0kg的小物塊，它與水平臺階表面的動摩擦因數μ=0.25，且與臺階邊緣O點的距離s=5m．在臺階右側固定了一個1/4圓弧擋板，圓弧半徑R=
m，今以O點為原點建立平面直角坐標系。現用F=5N的水平恒力拉動小物塊，已知重力加速度
．
（1）為使小物塊不能擊中擋板，求拉力F作用的最長時間；
（2）若小物塊在水平臺階上運動時，水平恒力一直作用在小物塊上，當小物塊過O點時撤去拉力，求小物塊擊中擋板上的位置的坐標．
查看答案和解析>>
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區 | 電信詐騙舉報專區 | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區 | 涉企侵權舉報專區
違法和不良信息舉報電話：027-86699610 舉報郵箱：58377363@163.com