【題目】如圖甲所示,斜面上存在一有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向與斜面垂直。在斜面上離磁場(chǎng)上邊界0.36m處由靜止釋放一單匝矩形金屬線框,線框底邊和磁場(chǎng)邊界平行,金屬線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5。整個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,機(jī)械能E和位移之間的關(guān)系如圖乙所示。已知E0-E1=0.09J,線框的質(zhì)量為0.1kg,電阻為0.06,斜面傾角370,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.43m,:

1.線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v1;

2.線框從開始進(jìn)入至完全進(jìn)入磁場(chǎng)所用的時(shí)間t;

3.線框穿越磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中電功率的最大值。

【答案】11.2m/s 20.125s 30.43W

【解析】試題分析:(1)金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,減小的機(jī)械能等于克服摩擦力和安培力所做的功,機(jī)械能仍均勻減小,因?yàn)榘才嗔σ矠楹懔Γ框做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度;

(2)結(jié)合功能關(guān)系求出線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的距離,從而得出金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)到恰完全進(jìn)入磁場(chǎng)所用的時(shí)間.

(3)線框剛出磁場(chǎng)時(shí)速度最大,線框內(nèi)的電功率最大,根據(jù)速度位移公式求出線框出磁場(chǎng)時(shí)的速度,根據(jù)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)得出安培力的大小,綜合功率的表達(dá)式求出最大電功率.

解:(1) 金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,減小的機(jī)械能等于克服摩擦力和安培力所做的功,機(jī)械能仍均勻減小,因?yàn)榘才嗔σ矠楹懔Γ框做勻速運(yùn)動(dòng).則有:

v12=2as1,其中a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2

可解得線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為:v1=1.2m/s;

(2) 設(shè)線框邊長(zhǎng)為s2,即線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的建立為s2,

根據(jù)功能關(guān)系可得:△E2=Wf2+WA=(f+FA)s2

其中有:△E2=(0.756-0.666)J=0.09J,f+FA=mgsin37°=0.6N,s2為線框的側(cè)邊長(zhǎng),

解得:s2=0.15m

(3) 線框剛出磁場(chǎng)時(shí)速度最大,線框內(nèi)的電功率最大

v22=v12+2a(d-s2),

解得:v2=1.6m/s

根據(jù)線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),有:FA+μmgcos37°=mgsin37°

可求出:FA=0.2N

因?yàn)?/span>

求得:B2L2=0.01T2m2

v2、B2L2的值代入得:Pm=I2R=0.43W.

點(diǎn)晴:對(duì)于電磁感應(yīng)問(wèn)題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點(diǎn)是分析安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問(wèn)題,根據(jù)平衡條件列出方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求解.解決本題的關(guān)鍵能通過(guò)圖象分析出物體的運(yùn)動(dòng)狀況:先做勻加速,再做勻速,接著做勻加速.以及能對(duì)線框進(jìn)行正確的受力分析和熟練運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示為研究光電效應(yīng)中入射光的頻率、強(qiáng)弱與光電子發(fā)射情況的實(shí)驗(yàn)電路,陰極K受到光照時(shí)可以發(fā)射光電子,電源正負(fù)極可以對(duì)調(diào)。實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,下列表述錯(cuò)誤的是( )

A. 在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流趨于一個(gè)飽和值

B. 在光的頻率不變的情況下,入射光越強(qiáng)飽和電流越大

C. 一定頻率的光照射光電管,不論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓不變

D. 藍(lán)光的遏止電壓大于黃光的遏止電壓是因?yàn)樗{(lán)光強(qiáng)度大于黃光強(qiáng)度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】20171016日,美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合宣布首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件,如圖為某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖,若A星的軌道半徑大于B星的軌道半徑,雙星的總質(zhì)量M,雙星間的距離為L,其運(yùn)動(dòng)周期為T,則

A. A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量

B. A的線速度一定大于B的線速度

C. L一定,M越大,T越大

D. M一定,L越大,T越大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)?臻g存在垂直于導(dǎo)軌平面豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。輕質(zhì)導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,導(dǎo)體棒ab的電阻為r,與導(dǎo)軌之間接觸良好。兩導(dǎo)軌之間接有定值電阻,其阻值為R,輕質(zhì)導(dǎo)體棒中間系一輕細(xì)線,細(xì)線通過(guò)定滑輪懸掛質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)從靜止釋放該物體,當(dāng)物體速度達(dá)到最大時(shí),下落的高度為h。在本問(wèn)題情景中,物體下落過(guò)程中不著地,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),忽略空氣阻力和一切摩擦阻力,重力加速度為g。求:

1)物體下落過(guò)程的最大速度vm;

2)物體從靜止開始下落至速度達(dá)到最大的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的電熱Q

3)物體從靜止開始下落至速度達(dá)到最大時(shí),所需的時(shí)間t。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B放在同一水平面上,由靜止開始從同一位置沿相同方向同時(shí)開始做直線運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的v t圖象如圖所示。對(duì)A、B運(yùn)動(dòng)情況的分析,下列結(jié)論正確的是

A.A、B加速時(shí)的加速度大小之比為,A、B減速時(shí)的加速度大小之比為

B.在t = 3 t0時(shí)刻,A、B相距最遠(yuǎn)

C.在t = 5 t0時(shí)刻,A、B相距最遠(yuǎn)

D.在t = 6 t0時(shí)刻,A、B相遇

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上,質(zhì)量為的木塊A放在長(zhǎng)木板的左端,一顆質(zhì)量為的子彈以速度射入木塊并留在木塊中,當(dāng)木塊滑離木板時(shí)速度為,木塊在木板上滑行的時(shí)間為t,則下列說(shuō)法正確的是

A. 木塊獲得的最大速度為

B. 木塊滑離木板時(shí),木板獲得的速度大小為

C. 木塊在木板上滑動(dòng)時(shí),木塊與木板之間的滑動(dòng)摩擦力大小為

D. 木塊在木板上滑動(dòng)時(shí),因摩擦產(chǎn)生的熱量等于子彈射入木塊后子彈和木塊減小的動(dòng)能

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示的裝置中,A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2 kg、l kg,連接輕彈簧和物塊的輕繩質(zhì)量不計(jì),輕彈簧的質(zhì)量不計(jì),輕繩與滑輪間的摩擦不計(jì),重力加速度g = 10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是

A. 固定物塊A,則彈簧的彈力大小為20 N

B. 固定物塊B,則彈簧的彈力大小為40 N

C. 先固定物塊A,在釋放物塊A的一瞬間,彈簧的彈力大小為10 N

D. 先固定物塊A,釋放物塊A后,A、B、彈簧一起運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,彈簧的彈力大小為15N

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直面內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、高度為h的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)上、下邊界水平。將一邊長(zhǎng)為l(l<h)、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)體框abcd從磁場(chǎng)上方由靜止釋放,ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間和剛穿出磁場(chǎng)的瞬間速度相等。已知導(dǎo)體框的電阻為r,導(dǎo)體框下落過(guò)程中,ab邊始終保持水平,重力加速度為g。則

A. 導(dǎo)體框一定是減速進(jìn)入磁場(chǎng)

B. 導(dǎo)體框可能勻速穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域

C. 導(dǎo)體框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,電阻產(chǎn)生的熱量為

D. 導(dǎo)體框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)某個(gè)橫截面的電荷量為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),已知R0=r,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為2r.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片Pa端向b端滑動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是

A. 電路中的電流變大

B. 電源的輸出功率先變大后變小

C. 滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小

D. 定值電阻R0上消耗的功率先變大后變小

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