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1、简答题 如图所示,一个足够长的金属导轨PQ、MN固定在水平面内,PQ、MN两导轨间的距离L=0.50m,PM间接入R=0.4Ω的电阻.一根质量为m=0.5kg的均匀金属导体棒ab横跨在导轨上且接触良好,abMP围成一个正方形.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中,ab棒与导轨间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等且均为Fm=1.0N,ab棒的电阻为r=0.1Ω,其余电阻不计.开始时(t=0),磁感应强度为B0=0.50T.
求:
(1)若从t=0时开始,调节磁感应强度的大小,使其以
=0.2T/s的变化率均匀增加,求经过多长时间ab棒开始滑动及此时通过ab棒的电流方向?
(2)若保持磁感应强度的大小恒为B0=0.50T,在t=0时刻给ab棒一个向右的瞬时冲量I,接着ab棒在导轨上运动了S=2m后停下来,已知在此过程中,整过回路中电阻上产生的电热为Q=2J,求冲量I的大小.
参考答案:(1)以ab棒为研究对象,当磁感应强度均匀增大时,闭合电路中有恒定的感应电流I,以ab棒为研究对象,它受到的安培力逐渐增大,静摩擦力也随之增大,当磁感应强度增大到ab所受安培力F与最大静摩擦力fm相等(导体棒刚滑动的临界条件)时ab棒开始滑动.?
由F=BIL=fm?
B=B0+△B△tt=(0.5+0.2t)T
闭合电路欧姆定律:I=ER
法拉第电磁感应定律:E=△?△t=△BL2△t
由以上各式求出,经时间t=97.5 s后ab棒开始滑动,
由楞次定律可判定棒ab中感应电流的方向由a→b(或顺时针方向)
(2)t=0时刻给ab棒冲量I时,ab棒获得的速度为v0,ab棒切割磁感线产生感应电流,受安培力和摩擦力作用作减速运动,直到停止,由能量守恒关系有:
12mv20=Q+f?S
代入数据可解得:v0=4m/s?
所以冲量:I=mv0=2N?s?
答:(1)经过97.5 s后ab棒开始滑动,此时通过ab棒的电流方向由a→b(或顺时针方向).
(2)冲量I的大小是2N?s.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 质量为m 1="2" kg,m 2="5" kg的两静止小车压缩一条轻弹簧后放在光滑的水平面上,放手后把小车弹开.今测得m 2受到的冲量是10 N·s,则在此过程中,m 1的动量的变化量是
A.2 kg·m/s
B.-2 kg·m/s
C.10 kg·m/s
D.-10 kg·m/s
参考答案:D
本题解析:弹簧上的作用力大小相同,所以两小车所受冲量大小相等方向相反,因为冲量就等于动量的变化量,所以在此过程中,m 1的动量的变化量是-10 kg·m/s
故选D
本题难度:简单
3、实验题 如图为质量为1 kg的物体,以某一初速度在水平面上滑行,其动能随位移变化情况的图象.若取g="10" m/s2,则物体与水平面间的动摩擦因数为_______________,物体总共滑行时间为_______________.
参考答案:0.25? 4 s
本题解析:物体只在摩擦力作用下做匀减速运动.
由动能定理-μmg·s=-
mv02,由图得μ=0.25
又由动量定理μmgt=mv0得t="4" s.
本题难度:简单
4、选择题 如图为马车模型,马车质量为m,马的拉力为F与水平方向成θ,在拉力F的作用下匀速前进了时间t,在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量的大小分别为( )
A.Ft、0、Ftsinθ
B.Ftcosθ、0、Ftsinθ
C.Ft、mgt、Ftsinθ
D.Ft、mgt、Ftcosθ