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2023年湖南省長(zhǎng)沙市天心區(qū)長(zhǎng)郡中學(xué)高考物理一模試卷
>
試題詳情
某研發(fā)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)臂力測(cè)試儀。裝置的簡(jiǎn)化原理圖如圖甲所示,兩平行金屬導(dǎo)軌MM′、NN′豎直放置,兩者間距為L(zhǎng)=1m,在M、N間和M′、N′間分別接一個(gè)阻值為R=1.5Ω的電阻,在兩導(dǎo)軌間EFGH矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d=0.5m的磁場(chǎng),磁場(chǎng)變化如圖丙所示,已知B
0
=0.75T、t
0
=0.25s,一質(zhì)量為m=0.5kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m、電阻也為R的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒與彈簧相連,彈簧下端固定,彈簧伸至原長(zhǎng)后其頂端恰好與EF在同一條直線上。測(cè)試者利用臂力將導(dǎo)體棒向下壓至某位置后釋放,導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)HG時(shí),會(huì)與HG處的壓力傳感器發(fā)生撞擊(圖乙為裝置的側(cè)視圖),壓力傳感器可以顯示撞擊力的大小,以此來(lái)反映臂力的大小。
(1)為測(cè)試其電特性,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖丙所示,求0~t
0
時(shí)間內(nèi)流過(guò)MN的電流I的大小和方向;
(2)為測(cè)試其力特性,在t>t
0
這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):設(shè)某次測(cè)試中,將彈簧壓縮至AB位置后釋放,AB與EF間的豎直距離為2d,當(dāng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間,加速度為2g,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到HG時(shí)壓力傳感器示數(shù)恰好為0。已知彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧形變量的平方成正比,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)中與導(dǎo)軌始終保持接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度g=10m/s
2
,求:
①導(dǎo)體棒出磁場(chǎng)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能;
②導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱。
【考點(diǎn)】
電磁感應(yīng)過(guò)程中的能量類問(wèn)題
;
閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式
;
導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
.
【答案】
見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
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發(fā)布:2024/5/1 8:0:8
組卷:80
引用:2
難度:0.4
相似題
1.
如圖所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌處在方向垂直于水平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,左側(cè)導(dǎo)軌間的距離為3L,右側(cè)導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng),導(dǎo)體棒a、b垂直放置于導(dǎo)軌之間,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒a、b的材料相同,電阻相等。導(dǎo)體棒b末被固定且靜止在右側(cè)導(dǎo)軌上,使導(dǎo)體棒a以初速度v
0
開始向右運(yùn)動(dòng),直至回路中的感應(yīng)電流變?yōu)?。已知回路中的感應(yīng)電流變?yōu)?時(shí),導(dǎo)體棒a仍處于左側(cè)導(dǎo)軌上,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>
A.通過(guò)回路的電荷量是
3
m
v
0
2
BL
B.通過(guò)回路的電荷量是
m
v
0
2
BL
C.回路中產(chǎn)生的焦耳熱是
9
4
m
v
2
0
D.回路中產(chǎn)生的焦耳熱是
3
4
m
v
2
0
發(fā)布:2024/11/4 13:0:1
組卷:126
引用:2
難度:0.4
解析
2.
如圖,平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分組成,傾斜部分是兩個(gè)豎直放置的四分之一光滑圓弧導(dǎo)軌,圓弧半徑為0.4m.水平部分是兩段均足夠長(zhǎng)但不等寬的光滑導(dǎo)軌,且CC'=3AA'=1.2m,水平導(dǎo)軌與圓弧導(dǎo)軌在AA′處平滑連接。整個(gè)裝置處于范圍足夠大、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域遠(yuǎn)大于導(dǎo)軌面積,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10T,兩根完全相同的導(dǎo)體棒MN、PQ的質(zhì)量均為0.6kg,長(zhǎng)度為1.2m,電阻均為3.0Ω。若PQ固定,現(xiàn)給導(dǎo)體棒MN一個(gè)大小為2m/s、豎直向下的初速度,同時(shí)對(duì)其施如外力F,使其恰好沿圓弧導(dǎo)軌從最高點(diǎn)勻速率下滑,導(dǎo)體棒剛到達(dá)AA′瞬間,撤去外力F的作用,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,導(dǎo)體棒MN、PQ與導(dǎo)軌一直接觸良好。重力加速度g=10m/s
2
,π取3,下列判斷正確的是( ?。?br />
A.導(dǎo)體棒MN從圓弧導(dǎo)軌最高點(diǎn)下滑到AA′的過(guò)程中,外力F對(duì)MN做的功為2.4J
B.導(dǎo)體棒MN從圓弧導(dǎo)軌最高點(diǎn)下滑到AA′的過(guò)程中,MN上產(chǎn)生的焦耳熱為0.6J
C.導(dǎo)體棒MN從圓弧導(dǎo)軌最高點(diǎn)下滑到AA′時(shí),MN兩端點(diǎn)的電壓為6V
D.若MN到達(dá)AA′位置時(shí)釋放PQ,此時(shí)到兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)通過(guò)回路的電荷量為0.03C
發(fā)布:2024/11/5 11:30:2
組卷:179
引用:1
難度:0.3
解析
3.
如圖所示,一平行金屬軌道平面與水平面成θ角,兩道軌上端用一電阻R相連,該裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上。質(zhì)量為m的金屬桿ab,從距離地面高度h處?kù)o止釋放,下滑一段距離后達(dá)到最大速度v
m
并剛好到達(dá)軌道底端。若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,且軌道與金屬桿的電阻均忽略不計(jì),摩擦力恒為f。則從開始下滑到達(dá)到最大速度的過(guò)程中( ?。?/h2>
A.金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.電路產(chǎn)生的焦耳熱等于mgh-
1
2
mv
2
m
-f
h
sinθ
C.金屬桿損失的機(jī)械能等于mgh-
1
2
mv
2
m
D.金屬桿所受安培力的沖量大小為mv
m
發(fā)布:2024/11/6 2:30:4
組卷:187
引用:2
難度:0.5
解析
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