(高考真题)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中,金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F的作用下,在导线框上以速度v做匀速运动,速度v与恒力F方向相同,导线MN始终与导线框形成闭合电路,已知导线MN电阻为R,其长度L,恰好等于平行轨道间距,磁场的磁感应强度为B,忽略摩擦阻力和导线框的电阻。
(1)通过公式推导验证:在时间内,F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能
,也等于导线MN中产生的焦耳热Q。
(2)若导线的质量m=8.0g,长度L=0.1m,感应电流I=1.0A,假设一个原子贡献1个自由电子,计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v(下表中列出了一些你可能用到的数据)。
(3)经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动自由电子和金属离子(金属原子失去电子后剩余部分)的碰撞,展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子运动模型:在此基础上,求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式。
一列横波在x轴上传播,在t1=0时刻波形如图中实线所示,t2=0.05 s时刻波形如图中虚线所示.求:
(1)这列波的振幅和波长;
(2)这列波的波速的大小和方向。
如下图所示,质量为M的平板车P高h,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°由静止释放,小球到达最低点时与Q发生完全弹性正碰。已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q与P之间的动摩擦因数为μ,平板车与Q的质量关系是M:m=4:1,重力加速度为g.求:
(1)小物块Q离开平板车P时,P和Q的速度大小?
(2)平板车P的长度为多少?
(3)小物块Q落地时与平板车P的水平距离为多少?
(18分)如图,电阻不计且足够长的U型金属框架放置在倾角θ=37°的绝缘斜面上,该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B=0.5T。质量m=0.1kg、电阻R=0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上,从静止开始沿框架无摩擦下滑,与框架接触良好。框架的质量M=0.2kg、宽度l=0.4m,框架与斜面间的动摩擦因数μ=0.6,与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若框架固定,求导体棒的最大速度vm;
(2)若框架固定,棒从静止开始下滑6.0m时速度v=4.0m/s,求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q;
(3)若框架不固定,求当框架刚开始运动时棒的速度v2。
如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,在这一过程中( )
A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零 |
B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和 |
C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零 |
D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 |
如图甲所示,水平面上固定一个倾角为θ的光滑足够长斜面,斜面顶端有一光滑的轻质定滑轮,跨过定滑轮的轻细绳两端分别连接物块A和B(可看作质点),开始A、B离水平地面的高度H=0.5m,A的质量m0=0.8kg。当B的质量m连续变化时,可以得到A的加速度变化图线如乙图所示,图中虚线为渐近线,设加速度沿斜面向上的方向为正方向,不计空气阻力,重力加速度为g取10m/s2。求:
⑴斜面的倾角θ;
⑵图乙中a0值;
⑶若m=1.2kg,由静止同时释放A、B后,A上升离水平地面的最大高度(设B着地后不反弹)。