内容正文:
物理试卷(四)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 如图甲所示,推着行李箱水平向右做匀减速直线运动时,推车对整个行李箱的作用力方向可能是图乙中的( )(①为竖直向上,③为水平向左)
A. ① B. ② C. ③ D. ④
【答案】B
【解析】
【详解】行李箱做匀减速直线运动,加速度向左,根据牛顿第二定律可知,所受合外力向左,则推车对行李箱作用力竖直方向上的分力与重力方向相反,水平分力提供合力,所以推车对行李箱作用力方向斜向左上方。
故选B。
2. 我国“嫦娥四号”月球车搭载的核电池利用放射性同位素衰变供能,的衰变方程为,下列说法正确的是( )
A. 该反应属于衰变,为电子
B. 比更稳定
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 若将置于高温环境,其半衰期会缩短
【答案】B
【解析】
【详解】A.由电荷数守恒、质量数守恒,可知衰变方程为
属于α衰变,故A错误;
B.该衰变过程释放能量,生成物原子核的能量更低、更稳定,即比更稳定,故B正确;
C.原子核的比结合能越大,原子核越稳定,更稳定,因此它的比结合能大于的比结合能,故C错误;
D.半衰期是放射性元素原子核的固有属性,由原子核内部结构决定,与外界温度、压强等环境条件无关,高温不会缩短其半衰期,故D错误。
故选B。
3. 如图所示为某密闭容器中一定质量的理想气体完成的循环过程,其压强随体积的倒数的变化情况。下列说法正确的是( )
A. A到B过程,气体温度升高
B. B到C过程,气体对外放出热量
C. C到D过程,外界对气体做正功
D. D到A过程,气体内能减少
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据理想气体状态方程
可得
A到B过程的图线为过原点的一条倾斜直线,所以A到B过程,气体温度不变,故A错误;
B.B到C过程,不变,即气体的体积不变,外界对气体做功
由图可知,B到C过程气体的压强增大,根据
可知,气体的温度升高,即气体的内能增大,即
根据热力学第一定律
可知
即气体从外界吸收热量,故B错误;
C.C到D过程,气体的体积增大,气体对外界做功,故C错误;
D.D到A过程,不变,即气体的体积不变,根据
可知,气体温度降低,即气体内能减小,故D正确。
故选D。
4. 如图甲所示,光伏发电站为某景区的电动汽车充电站输电。图乙为其输电示意图,其中升压变压器的输入电压保持不变,输电线上的电阻不可忽略,变压器均视为理想变压器,不同充电桩间是并联关系,则当同时进行充电的汽车数量增加时,下列说法正确的是( )
A. 每个充电桩的电压不变 B. 每个充电桩消耗的功率变大
C. 升压变压器的输出功率变大 D. 上消耗的功率不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.升压变压器输入电压不变,匝数比不变,由
可知升压变压器输出电压保持不变,当同时充电的汽车数量增加时,用户端并联负载增多,降压变压器总等效电阻减小,根据
可知输电线上的电流增大,输电线电压损失
增大则增大,降压变压器输入电压
可知减小,由降压变压器电压比
可得减小,A错误;
B.每个充电桩两端电压减小,由
可知,每个充电桩消耗的功率变小,B错误;
C.升压变压器输出功率
不变,增大,因此输出功率变大,C正确;
D.输电线消耗的功率
增大,因此增大,D错误。
故选C。
5. 我国第一颗人造火星卫星“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时,周期为,轨道半径为。已知火星的半径为,不考虑火星的自转,则火星表面的重力加速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】“天问一号”做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力
整理得火星质量相关项
不考虑火星自转时,火星表面物体重力等于万有引力
整理得火星表面重力加速度
故选B。
6. 如图所示,磁轴键盘中,永磁铁随按键在竖直方向移动,长、宽、高分别为、、的霍尔传感器通有恒定电流,则在其对应侧面上产生霍尔电压。按下按键,当电压超过某一定值时,开始输出信号。松开按键,永磁铁恢复原位,输出信号停止。要增加该磁轴键盘的灵敏度(按键被按下更短的距离即可输出信号),下列调整可行的是( )
A. 仅减小 B. 仅减小 C. 仅增加 D. 仅增加
【答案】A
【解析】
【详解】霍尔电压稳定时,载流子受力平衡,洛伦兹力等于电场力
解得
结合电流微观表达式
电流沿长度方向,横截面积
可得
将代入霍尔电压表达式得
灵敏度增加意味着按键按下更短距离,霍尔电压就能达到触发定值,即要求相同下,霍尔电压更大,根据
可知与成反比,与成正比,与、无关。仅减小,增大,更小的即可达到触发电压,灵敏度提高;仅减小,减小,需要更大的(更长按下距离)才能触发,灵敏度降低。
故选A。
7. 如图甲所示,水平地面上放置质量为的物块,与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用与水平方向夹角为的推力作用在上,的大小随时间的变化关系如图乙所示。取重力加速度,,则时,物块的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由图乙得推力随时间变化关系为
对物块受力分析,竖直方向有
最大静摩擦力
当水平分力时,物块才会运动,即
解得
对应时间
因此前物块静止,当,
当,
故推力的平均作用力为
对过程,由动量定理有
解得
故选D。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,A、B、C三点位于某正点电荷形成的电场中。已知三点位于等边三角形的三个顶点上,A、B两点的电场强度方向相同,A点电场强度大小为点电场强度大小为,下列说法正确的是( )
A. C点电场强度大小为
B. C点电场强度大小为
C. BA间电势差大于BC间电势差
D. 间电势差等于间电势差
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.正点电荷的电场强度方向背离场源,A、B场强方向相同,说明场源在连线所在直线上,又因为
根据点电荷场强公式
可得离更近,在延长线过一侧,设等边三角形边长为,到距离为,则到距离为,代入场强公式得、
解得
可得,
根据
由余弦定理得的长度
解得
因此C场强大小,A错误,B正确;
CD.根据正点电荷电场电势
电势差,
所以,
因此,C正确,D错误。
故选BC。
9. 一列简谐横波沿轴传播,时刻的波形如图所示。图中质点的纵坐标为,质点的平衡位置在处。已知时,质点到达负向最大位移处,该波的周期,下列说法正确的是( )
A. 该波一定沿轴正方向传播
B. 该波的周期可能为8s
C. 该波的波速可能为
D. 从到,质点通过的路程可能为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.若波沿轴正方向传播,根据“上下坡法”可知质点振动方向向上,有
可得周期
波的周期,可知或
若波沿轴负方向传播,根据“上下坡法”可知质点振动方向向下,有
可得周期
波的周期,可知或
可知该波不一定沿轴正方向传播,故A错误;
B.若波沿轴正方向传播,波的周期为或
若波沿轴负方向传播,波的周期为或
可知该波的周期可能为8s,故B正确;
C.波长为,根据可得该波的波速
若波沿轴正方向传播,波速或
若波沿轴负方向传播,波速或
可得该波的波速可能为,故C正确;
D.若波沿轴正方向传播,质点振动方向向下,当波的周期为时,质点的振动方程为
从到,即,时质点的位移为,可得质点通过的路程为
若波沿轴正方向传播,质点振动方向向下,当波的周期为时,质点的振动方程为
从到,即,每个周期质点运动的路程为,时质点的位移为,可得质点通过的路程为
若波沿轴负方向传播,质点振动方向向上,波的周期为,质点的振动方程为
从到,即,时质点的位移为,可得质点通过的路程为
若波沿轴负方向传播,质点振动方向向上,波的周期为,质点的振动方程为
从到,即,时质点的位移为,可得质点通过的路程为
可知质点通过的路程不可能为,故D错误。
故选BC。
10. 如图所示,以恒定速率顺时针匀速转动的水平传送带与光滑水平平台平滑连接,平台距水平地面的高度为,质量为3m的小物块静止于平台上。质量为的滑块从传送带左端由静止释放,与传送带共速后滑上水平平台。A与B碰撞后向左反弹,最终A、B落在水平地面上的位置距平台右侧的水平距离均为s。AB可看作质点,落地后均不反弹,忽略空气阻力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. B落地前瞬间的速度大小为
B. 传送带速度大小为
C. A与B间的碰撞为弹性碰撞
D. 整个过程中A与传送带间由摩擦产生的热量为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.B从平台飞出后做平抛运动,竖直方向,有
解得
B的平抛速度为
对B根据动能定理,有
解得,故A错误;
B.因A、B落在水平地面上的位置距平台右侧的水平距离均为s,可知
令传送带的速度为v0,A、B碰撞过程满足动量守恒,有
解得,故B正确;
C.碰前总动能
碰后总动能
碰撞前、后动能相等,是弹性碰撞,故C正确。
D.A在传送带上的加速度为
A在传送带上由静止加速到 v0,所用的时间为
A的位移为
传送带的位移为
相对位移
产生的摩擦生热为
A碰B反弹后滑上传送带开始到速度减为零的时间为
A的位移为
传送带的位移为
相对位移
产生的摩擦生热为
A从传送带上返回时根据运动的对称性可得相对位移为
产生的摩擦生热为
整个过程中A与传送带间由摩擦产生的热量为,故D正确。
故选BCD。
三、实验题:(本题共2小题,11题6分,12题9分)
11. 某同学利用图甲所示装置,探究某弹簧弹性势能的大小与其形变量的关系。图甲中水平和倾斜轨道均为光滑轨道,轨道之间平滑连接。将该弹簧右端固定,用小球压缩弹簧,使其压缩后由静止释放小球,小球脱离弹簧后冲上倾斜轨道。测量出对应的弹簧形变量和小球在倾斜轨道上上升的最大高度。根据和的关系完成探究。实验过程中,弹簧始终在弹性限度内。
(1)为了探究弹性势能的大小与弹簧形变量的关系,本实验_____(选填“需要”或“不需要”)测量小球的质量;
(2)多次实验后,以为纵坐标,为横坐标得到如图乙所示一条过坐标原点的倾斜直线,则弹簧的弹性势能与_____(选填“”、“”或“x”)成正比;
(3)若另一同学实验时所用弹簧及小球均相同,但所选用轨道的倾斜部分与小球间的摩擦不可忽略,且摩擦因数处处相同,则其所做的图像与图乙相比会发生的变化为_____。
【答案】(1)不需要 (2)
(3)斜率会变小
【解析】
【小问1详解】
本实验仅探究弹性势能与形变量的关系,不需要知道弹性势能的具体数值,故不需要测量小球质量
【小问2详解】
由能量守恒,弹性势能转化为重力势能,重力势能与成正比,与成正比,即弹性势能与成正比
【小问3详解】
若考虑轨道的摩擦,能量守恒表达式为
整理得
可知图像仍过原点,斜率会变小。
12. 某研究小组利用压敏电阻,改装一个简易的测力计。实验室提供如下器材:
A.电阻箱(阻值范围)
B.压敏电阻,其电阻与所受压力的关系如题图甲所示
C.电池(电动势,内阻不计)
D.电压表(量程,内阻很大)
E.开关、导线若干
利用所提供器材,研究小组设计了如图乙所示电路。
(1)图乙中,一定的情况下,所受压力越大,电压表的示数_____(选填“越大”或“越小”);
(2)闭合开关,在不施加压力的情况下,调节时,电压表恰好满偏。则不施加压力时,该压敏电阻的阻值_______;
(3)保持不变,若把电压表表盘标度为压力,则电压表指针如题图丙所示时,应标度_____(保留两位有效数字);
(4)若考虑电压表的内阻,该测力计的测量值_____(选填“大于”、“小于”、“等于”)真实值。
【答案】(1)越小 (2)50.0
(3)22##23##24
(4)大于
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知,压力越大,电阻越小,根据乙电路图,与串联,由串联电路的分压特点可知,电阻越小,电压表示数越小;
【小问2详解】
由串联分压特点
解得
【小问3详解】
电压表读数为,由串联分压特点可知其阻值为,由图甲可知,对应力为23N(22、23、24均可)
【小问4详解】
刻度时所用电阻为电压表与压敏电阻的总阻值,其值小于压敏电阻的阻值,由图甲可知,力的测量值大于其真实值。
四、计算题:(本题共3小题,13题10分,14题14分,15题18分)
13. 黑夜中,宽大平静湖面下水深处有一可视为点光源的发光体,发出的单色光在水面形成一半径为的圆形亮区(有光射出水面进入空气中)。求:
(1)湖水对该单色光的折射率;
(2)时刻该发光体从静止开始以加速度竖直向上匀加速运动,求在光源到达水面前,圆形亮区面积随时间的变化关系。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
水面亮区边缘的光线恰好发生全反射,此时入射角等于全反射临界角,如图所示
由几何关系得
由全反射临界角公式
解得
【小问2详解】
时刻该发光体从静止开始以加速度竖直向上匀加速运动,则时刻,光源距水面的距离
圆形亮区的半径
其中
故在光源到达水面前,圆形亮区面积
联立可得
14. 如图所示,平面直角坐标系xOy中,AB、CD(B点与坐标原点重合)是间距很小的平行导电栅极板(带电粒子可不受影响的穿过),栅极板间电压可调,AB、CD之间产生匀强电场。CE上方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,BF、DE(包括边界BD)之间没有任何场。AB板上P(,0)点处有一粒子源,能不断产生初速度不计、质量为,电荷量为的带正电的粒子。调节栅极板电压,粒子被电场加速后进入磁场,在D点第一次离开磁场。忽略栅极板电场的边缘效应以及粒子在栅极板间的运动时间,不计粒子所受重力及粒子间的相互作用。求:
(1)CE上方磁场的磁感应强度大小;
(2)若(),其他条件不变,粒子仍能打到D点,求的取值;
(3)若,在第三、四象限某区域加一垂直纸面向外的匀强磁场,使所有粒子均能沿轴负方向从点(,)处射出该磁场,求该磁场区域的最小面积。
【答案】(1)
(2)或
(3)
【解析】
【小问1详解】
由动能定理得
解得
由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子在磁场中运动时,由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
【小问2详解】
设圆周运动半径为,由,
可得
又由几何关系可知,打到点半径(,,,)
则(,,,)
故或
【小问3详解】
当时,
到达轴时,分布在的范围内。由于所有粒子均沿轴负方向汇聚到点(,),则粒子速度偏转角均为,轨迹为圆弧;轨迹如图所示
则该磁场区域的最小面积为
解得
15. 如题图所示,一倾角的光滑固定斜面上放有形导体框;一质量为的金属杆的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路CDEF;EF长度。初始时CD与EF相距,金属杆与导体框同时由静止开始下滑,导体框下滑后,EF边进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;EF边在磁场中以大小为的速度做匀速运动,直至离开磁场区域。当EF边离开磁场的瞬间,金属杆CD正好进入磁场,并做匀速直线运动;金属杆离开磁场瞬间,导体框恰好运动到斜面底端并被锁定,金属杆运动到斜面底端时也立刻被锁定。已知金属杆与导体框之间始终接触良好,框的EF边与杆CD始终与斜面底边平行,金属杆接入电路的电阻为,导体框的电阻忽略不计,磁场的磁感应强度大小,重力加速度大小g,。求:
(1)的大小;
(2)导体框的质量及导体框与金属杆之间的滑动摩擦因数;
(3)从开始运动到金属杆被锁定,金属杆产生的焦耳热及导体框与金属杆由于摩擦产生的热量。
【答案】(1)
(2),
(3),
【解析】
【小问1详解】
对金属杆受力关系,由牛顿第二定律有
解得
由运动学公式有
解得
【小问2详解】
对导体框:因为EF进入磁场匀速,所受合力等于0,感应电流
则
对金属杆CD:EF进入磁场到CD进入磁场前,由牛顿第二定律有
由运动学公式有
金属杆CD进入磁场后匀速运动,则
解得,
【小问3详解】
设磁场的宽度为,在磁场中运动的时间为,则,
金属杆在磁场中运动时,对有
解得
设进入磁场经,与共速,则
此过程的位移
解得
所以匀速通过磁场,故焦耳热
解得
整个过程,与相对运动的方向未发生变化,故摩擦生热
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物理试卷(四)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 如图甲所示,推着行李箱水平向右做匀减速直线运动时,推车对整个行李箱的作用力方向可能是图乙中的( )(①为竖直向上,③为水平向左)
A. ① B. ② C. ③ D. ④
2. 我国“嫦娥四号”月球车搭载的核电池利用放射性同位素衰变供能,的衰变方程为,下列说法正确的是( )
A. 该反应属于衰变,为电子
B. 比更稳定
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 若将置于高温环境,其半衰期会缩短
3. 如图所示为某密闭容器中一定质量的理想气体完成的循环过程,其压强随体积的倒数的变化情况。下列说法正确的是( )
A. A到B过程,气体温度升高
B. B到C过程,气体对外放出热量
C. C到D过程,外界对气体做正功
D. D到A过程,气体内能减少
4. 如图甲所示,光伏发电站为某景区的电动汽车充电站输电。图乙为其输电示意图,其中升压变压器的输入电压保持不变,输电线上的电阻不可忽略,变压器均视为理想变压器,不同充电桩间是并联关系,则当同时进行充电的汽车数量增加时,下列说法正确的是( )
A. 每个充电桩的电压不变 B. 每个充电桩消耗的功率变大
C. 升压变压器的输出功率变大 D. 上消耗的功率不变
5. 我国第一颗人造火星卫星“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时,周期为,轨道半径为。已知火星的半径为,不考虑火星的自转,则火星表面的重力加速度大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,磁轴键盘中,永磁铁随按键在竖直方向移动,长、宽、高分别为、、的霍尔传感器通有恒定电流,则在其对应侧面上产生霍尔电压。按下按键,当电压超过某一定值时,开始输出信号。松开按键,永磁铁恢复原位,输出信号停止。要增加该磁轴键盘的灵敏度(按键被按下更短的距离即可输出信号),下列调整可行的是( )
A. 仅减小 B. 仅减小 C. 仅增加 D. 仅增加
7. 如图甲所示,水平地面上放置质量为的物块,与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用与水平方向夹角为的推力作用在上,的大小随时间的变化关系如图乙所示。取重力加速度,,则时,物块的速度大小为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,A、B、C三点位于某正点电荷形成的电场中。已知三点位于等边三角形的三个顶点上,A、B两点的电场强度方向相同,A点电场强度大小为点电场强度大小为,下列说法正确的是( )
A. C点电场强度大小为
B. C点电场强度大小为
C. BA间电势差大于BC间电势差
D. 间电势差等于间电势差
9. 一列简谐横波沿轴传播,时刻的波形如图所示。图中质点的纵坐标为,质点的平衡位置在处。已知时,质点到达负向最大位移处,该波的周期,下列说法正确的是( )
A. 该波一定沿轴正方向传播
B. 该波的周期可能为8s
C. 该波的波速可能为
D. 从到,质点通过的路程可能为
10. 如图所示,以恒定速率顺时针匀速转动的水平传送带与光滑水平平台平滑连接,平台距水平地面的高度为,质量为3m的小物块静止于平台上。质量为的滑块从传送带左端由静止释放,与传送带共速后滑上水平平台。A与B碰撞后向左反弹,最终A、B落在水平地面上的位置距平台右侧的水平距离均为s。AB可看作质点,落地后均不反弹,忽略空气阻力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. B落地前瞬间的速度大小为
B. 传送带速度大小为
C. A与B间的碰撞为弹性碰撞
D. 整个过程中A与传送带间由摩擦产生的热量为
三、实验题:(本题共2小题,11题6分,12题9分)
11. 某同学利用图甲所示装置,探究某弹簧弹性势能的大小与其形变量的关系。图甲中水平和倾斜轨道均为光滑轨道,轨道之间平滑连接。将该弹簧右端固定,用小球压缩弹簧,使其压缩后由静止释放小球,小球脱离弹簧后冲上倾斜轨道。测量出对应的弹簧形变量和小球在倾斜轨道上上升的最大高度。根据和的关系完成探究。实验过程中,弹簧始终在弹性限度内。
(1)为了探究弹性势能的大小与弹簧形变量的关系,本实验_____(选填“需要”或“不需要”)测量小球的质量;
(2)多次实验后,以为纵坐标,为横坐标得到如图乙所示一条过坐标原点的倾斜直线,则弹簧的弹性势能与_____(选填“”、“”或“x”)成正比;
(3)若另一同学实验时所用弹簧及小球均相同,但所选用轨道的倾斜部分与小球间的摩擦不可忽略,且摩擦因数处处相同,则其所做的图像与图乙相比会发生的变化为_____。
12. 某研究小组利用压敏电阻,改装一个简易的测力计。实验室提供如下器材:
A.电阻箱(阻值范围)
B.压敏电阻,其电阻与所受压力的关系如题图甲所示
C.电池(电动势,内阻不计)
D.电压表(量程,内阻很大)
E.开关、导线若干
利用所提供器材,研究小组设计了如图乙所示电路。
(1)图乙中,一定的情况下,所受压力越大,电压表的示数_____(选填“越大”或“越小”);
(2)闭合开关,在不施加压力的情况下,调节时,电压表恰好满偏。则不施加压力时,该压敏电阻的阻值_______;
(3)保持不变,若把电压表表盘标度为压力,则电压表指针如题图丙所示时,应标度_____(保留两位有效数字);
(4)若考虑电压表的内阻,该测力计的测量值_____(选填“大于”、“小于”、“等于”)真实值。
四、计算题:(本题共3小题,13题10分,14题14分,15题18分)
13. 黑夜中,宽大平静湖面下水深处有一可视为点光源的发光体,发出的单色光在水面形成一半径为的圆形亮区(有光射出水面进入空气中)。求:
(1)湖水对该单色光的折射率;
(2)时刻该发光体从静止开始以加速度竖直向上匀加速运动,求在光源到达水面前,圆形亮区面积随时间的变化关系。
14. 如图所示,平面直角坐标系xOy中,AB、CD(B点与坐标原点重合)是间距很小的平行导电栅极板(带电粒子可不受影响的穿过),栅极板间电压可调,AB、CD之间产生匀强电场。CE上方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,BF、DE(包括边界BD)之间没有任何场。AB板上P(,0)点处有一粒子源,能不断产生初速度不计、质量为,电荷量为的带正电的粒子。调节栅极板电压,粒子被电场加速后进入磁场,在D点第一次离开磁场。忽略栅极板电场的边缘效应以及粒子在栅极板间的运动时间,不计粒子所受重力及粒子间的相互作用。求:
(1)CE上方磁场的磁感应强度大小;
(2)若(),其他条件不变,粒子仍能打到D点,求的取值;
(3)若,在第三、四象限某区域加一垂直纸面向外的匀强磁场,使所有粒子均能沿轴负方向从点(,)处射出该磁场,求该磁场区域的最小面积。
15. 如题图所示,一倾角的光滑固定斜面上放有形导体框;一质量为的金属杆的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路CDEF;EF长度。初始时CD与EF相距,金属杆与导体框同时由静止开始下滑,导体框下滑后,EF边进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;EF边在磁场中以大小为的速度做匀速运动,直至离开磁场区域。当EF边离开磁场的瞬间,金属杆CD正好进入磁场,并做匀速直线运动;金属杆离开磁场瞬间,导体框恰好运动到斜面底端并被锁定,金属杆运动到斜面底端时也立刻被锁定。已知金属杆与导体框之间始终接触良好,框的EF边与杆CD始终与斜面底边平行,金属杆接入电路的电阻为,导体框的电阻忽略不计,磁场的磁感应强度大小,重力加速度大小g,。求:
(1)的大小;
(2)导体框的质量及导体框与金属杆之间的滑动摩擦因数;
(3)从开始运动到金属杆被锁定,金属杆产生的焦耳热及导体框与金属杆由于摩擦产生的热量。
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