(19分)一個質(zhì)量m =0.1kg的正方形金屬框,其電阻R=0.5Ω,金屬框放在表面絕緣且光滑的斜面頂端(金屬框上邊與AB重合),由靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊CD平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與CD重合)。設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v,與此對應(yīng)的位移為s, 那么v2-s圖像如圖所示,已知勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上,取g=10m/s2

(1)根據(jù)v2-s圖像所提供的信息,計(jì)算斜面的傾角θ和勻強(qiáng)磁場的寬度d
(2)計(jì)算勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(3)現(xiàn)用平行于斜面沿斜面向上的恒力F1作用在金屬框上,使金屬框從斜面底端CD(金屬 框下邊與CD重合)由靜止開始沿斜面向上運(yùn)動,勻速通過磁場區(qū)域后,平行斜面沿斜面向上的恒力大小變?yōu)镕2,直至金屬框到達(dá)斜面頂端(金屬框上邊與從AB重合)c試計(jì)算恒力 F1、F2所做總功的最小值? (F1、F2雖為恒力,但大小均未知) .

(1)30?  0.5m (2)0.50T  (3)1.95J

解析試題分析:(1)在v2-s圖中,分析s=1.6m之前的過程,由v2=2a1s
可知該過程線框的加速度m/s2
根據(jù)牛頓第二定律    mgsin=ma1
解得斜面傾角       =30?
由于金屬框只在s=1.6m~2.6m之間是勻速運(yùn)動,可知金屬框的運(yùn)動情況是下邊緣進(jìn)入磁場時至上邊緣剛好離開磁場時做勻速運(yùn)動,所以勻強(qiáng)磁場的寬度   d=L=(2.6-1.6)/2=0.5m
(2)線框通過磁場時,設(shè)其速度為v1,由圖可知,有,解得v1=4m/s
在該過程中,有 BIL= mgsin,   即 = mgsin
解得    B==0.50T
(3)金屬框進(jìn)入磁場前有 F1- mgsin=ma4
在磁場中運(yùn)動有F1= mgsin+F
比較兩式得F= ma4
即     解得v=2m/s   a4=2.5m/s2, 所以F= ma4=0.25N,
所以最小總功W=F×2d+mg(s1+s2+s3) sin=1.95J
考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢、安培力、勻變速直線運(yùn)動的圖象、牛頓第二定律

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

甲乙兩輛汽車在平直的公路上沿同一方向作直線運(yùn)動,t=0時刻同時經(jīng)過公路旁的同一個路標(biāo)。在描述兩車運(yùn)動的v-t圖中(如圖),直線a、b分別描述了甲乙兩車在0-20 s的運(yùn)動情況。關(guān)于兩車之間的位置關(guān)系,下列說法正確的是

A.在0-10 s內(nèi)兩車逐漸靠近
B.在10-20 s內(nèi)兩車逐漸遠(yuǎn)離
C.在5-15 s內(nèi)兩車的位移相等
D.在t=10 s時兩車在公路上相遇

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

在如圖所示的位移—時間圖象和速度—時間圖象中,給出的四條圖線甲、乙、丙、丁分別代表四輛車由同一地點(diǎn)開始運(yùn)動的情況,則下列說法正確的是

A.甲車做曲線運(yùn)動,乙車做直線運(yùn)動
B.0~時間內(nèi),甲車通過的路程大于乙車通過的路程
C.丙、丁兩車在時刻相距最遠(yuǎn)
D.0~時間內(nèi),丙、丁兩車的平均速度相等

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

某物體作直線運(yùn)動的速度一時間圖象如圖所示.根據(jù)圖象回答:

(1)物體在2s末的速度是           m/s.
(2)物體在0-6s內(nèi)的位移是__________m.
(3)物體在后2s的加速度大小是         m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置,兩導(dǎo)軌間距離L="l.0" m,導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)軌的M、P兩端連接阻值R=1.5Ω的電阻,金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細(xì)線通過光滑定滑輪與重物相連,金屬棒ab的質(zhì)量m=0.4kg,電阻r=0.5Ω,重物的質(zhì)量M=0.6kg,F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,金屬棒沿導(dǎo)軌上滑的距離與時間的關(guān)系圖象如圖乙所示。不計(jì)導(dǎo)軌電阻,g取10m/s2。求:

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(2)1.5 s時間內(nèi)通過電阻R的電荷量;
(3)1.5 s時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如下圖甲所示,質(zhì)量為m=1kg的物體置于傾角為θ=37°固定斜面(足夠長)上,對物體施以平行于斜面向上的拉力F,t1=1s時撤去拉力,物體運(yùn)動的部分 —t圖像如圖乙,試求:(g=10m/s2)

(1)物體沿斜面上行時加速運(yùn)動與減速運(yùn)動的加速度大;
(2)物體與斜面間的滑動摩擦因數(shù)μ;
(3)第1s內(nèi)拉力F的平均功率

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,質(zhì)量m=2 kg的物體在水平面上向右做直線運(yùn)動。過a點(diǎn)時給物體作用一個水平向左的恒力F并開始計(jì)時,選水平向右為速度的正方向,通過速度傳感器測出物體的瞬時速度,所得v-t圖象如圖乙所示。取重力加速度g=10 m/s2。求:

(1)力F的大小和物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)10 s末物體離a點(diǎn)的距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

一物體放在水平地面上,如圖1所示,已知物體所受水平拉力F隨時間t的變化情況如圖2所示,物體相應(yīng)的速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖3所示。求:

(1)0~8s時間內(nèi)拉力的沖量;
(2)0~6s時間內(nèi)物體的位移;
(3)0~10s時間內(nèi),物體克服摩擦力所做的功。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(12分). 2012年10月4日,云南省彝良縣發(fā)生特大泥石流,一汽車停在小山坡底,突然司機(jī)發(fā)現(xiàn)在距坡底240m的山坡處泥石流以8m/s的初速度、0. 4m/s2的加速度勻加速傾瀉而下,假設(shè)泥石流到達(dá)坡底后速率不變,在水平地面上做勻速直線運(yùn)動。已知司機(jī)的反應(yīng)時間為1s,汽車啟動后以0. 5m/s2的加速度一直做勻加速直線運(yùn)動。試分析汽車能否安全脫離?

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