物理家教资料35-20110907

2011年09月07日，分类：资料；标签归档: 未整理

王尚整理，物理家教资料35-20110907

具体答案和图像见附件下载：物理家教资料35-20110907

1、如图8-1所示，跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和B，物体A在倾角为θ的斜面上，已知物体A的质量为m，物体A与斜面间动摩擦因数为μ（μ<tgθ）,滑轮的摩擦不计,要使物体静止在斜面上,求物体B质量的取值范围?(本题关键是要注意摩擦力的方向及大小与物体所受外力有关故在处理问题时,要在物体临界问题下确定可能的运动趋势.)
答案1：m（sinθ-μcosθ）≦mB≦m(sinθ+μcosθ)

2（20分）如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。
（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；
（2）求第2s末外力F的瞬时功率；
（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功为0.3J，求回路中定值电阻R上产生的焦耳热是多少。

2（20分）解：
（1）设路端电压为U，杆的运动速度为v，有    （2分）
由图乙可得 U=0.1t                                                     （2分）
所以速度    v=1 t                                                       （2分）
因为速度v正比于时间t，所以杆做匀加速直线运动，
且加速度 a=1m/s2                                                        （2分）
（用其他方法证明可参照给分）

（2）在2s末，v=at=2m/s，
杆受安培力                                    （2分）
由牛顿第二定律，对杆有，
得拉力F=0.175N                                                        （2分）
故2s末的瞬时功率 P=Fv=0.35W                                          （2分）

(3) 在2s末，杆的动能
由能量守恒定律，回路产生的焦耳热 Q=W-Ek=0.1J                           （3分）
根据 Q=I2Rt，有
故在R上产生的焦耳热                             （3分）

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