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题文

2011年7月2日下午,在杭州某一住宅小区,一个2岁女童突然从10楼坠落,在楼下的吴菊萍奋不顾身地冲过去用双手接住了孩子,目前小女孩已经好转,吴菊萍手臂骨折,受伤较重,被网友称为“最美妈妈”。请你估算一下她相当于接了一个多少千克的物体?已知:孩子体重15kg,1层楼高3m,吴女士接住孩子时离地面大概1.5m,孩子落地时速度为零,g取l0m/s2

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
知识点: 自由振动和受迫振动
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如图所示,y轴上A点距坐标原点的距离为L,坐标平面内有边界过A点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直坐标平面向里。有一电子(质量为m、电荷量为e)从A点以初速度v0沿着x轴正方向射入磁场区域,并从x轴上的B点射出磁场区域,此时速度方向与x轴正方向之间的夹角为60°。求:

(1)磁场的磁感应强度大小;(2)电子在磁场中运动的时间。

如图所示,竖直平面内有一直角坐标系,在y轴的右侧存在无限大的、场强大小为E、水平向左的匀强电场,在y轴的左侧同时存在一个垂直纸面向外、磁感应强度大小为B、水平宽度为a的匀强磁场Ⅰ.有一不计重力、带正电、比荷为的粒子由+x轴上某一位置无初速度释放.

(1)若其恰好经过磁场Ⅰ左边界上P点,求粒子射出磁场Ⅰ的速度v1的大小;
(2)若其恰好经过y轴上的Q点,求粒子从释放开始第一次到达Q所用的时间;
(3)若匀强磁场Ⅰ左侧同时存在一个垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的无限大匀强磁场Ⅱ,要使粒子第二次沿+x方向运动时恰经过y轴上的M点,试求其在+x轴上无初速度释放时的位置坐标.

如图所示,PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab、cd的质量均为m,长度均为L。两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道形成闭合回路。金属棒ab的电阻为2R,金属棒cd的电阻为R。整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。

(1)若保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平恒力F作用下,沿轨道以速度v做匀速运动。试推导论证:在Δt时间内,F对金属棒cd所做的功W等于电路获得的电能E
(2)若先保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平力F′(大小未知)作用下,由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动,水平力F′作用t0时间撤去此力,同时释放金属棒ab。求两金属棒在撤去F′后的运动过程中,
①金属棒ab中产生的热量;
②它们之间的距离改变量的最大值Dx。

如图,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
(1)如图1,若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻,导体棒在拉力F的作用下以速度v沿轨道做匀速运动。请通过公式推导证明:在任意一段时间Δt内,拉力F所做的功与电路获取的电能相等。

(2)如图2,若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动,经过一段时间后,导体棒达到最大速度vm,求此时电源的输出功率。

(3)如图3,若轨道左端接一电容器,电容器的电容为C,导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图4所示,已知t1时刻电容器两极板间的电势差为U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。

如图甲所示,固定在水平桌边上的“”型平行金属导轨足够长,倾角为53º,间距L=2m,电阻不计;导轨上两根金属棒ab、cd的阻值分别为R1=2Ω,R2=4Ω,cd棒质量m1=1.0kg,ab与导轨间摩擦不计,cd与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个导轨置于磁感应强度B=5T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中。现让ab棒从导轨上某处由静止释放,当它刚要滑出导轨时,cd棒刚要开始滑动;g取10m/s2,sin37 º ="cos53" º =0.6,cos37 º =" sin53" º =0.8。

(1)在乙图中画出此时cd棒的受力示意图,并求出ab棒的速度;
(2)若ab棒无论从多高的位置释放,cd棒都不动,则ab棒质量应小于多少?
(3)假如cd棒与导轨间的动摩擦因数可以改变,则当动摩擦因数满足什么条件时,无论ab棒质量多大、从多高位置释放,cd棒始终不动?

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