(14分)如圖所示,輪軸大輪半徑為3r,小輪半徑為r,大輪邊懸掛質(zhì)量為m的重物,小輪邊懸掛“日”字型線框,線框質(zhì)量也為m,線框豎直邊電阻不計(jì),三根橫邊邊長為L,電阻均為R。水平方向勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場寬度與線框橫邊間距相同,均為h,輪軸質(zhì)量和摩擦不計(jì)。從靜止釋放重物,線框一進(jìn)入磁場就做勻速運(yùn)動(dòng)。

(1)判斷“日”字型線框最上面的一條邊進(jìn)入磁場時(shí),流經(jīng)它的電流方向;
(2)求線框進(jìn)入磁場的速度大小v;
(3)求剛釋放重物時(shí),線框上邊與磁場下邊緣的距離H;
(4)求線框全部通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q。
(1)自右向左(2) v=3mgR/B2L2(3) 45m2gR2/2B4L4(4) Q=6mgh

試題分析:(1)電流方向?yàn)樽杂蚁蜃?nbsp;                      2分
(2)線框進(jìn)入磁場就做勻速運(yùn)動(dòng),安培力和重力是同方向的,
線框 T1=FA+mg,重物T2=mg,T1= 3T2;                             1分
FA=2mg                                                          1分
BIL="B[Blv/(R+R/2)" ]L=2mg                                           1分
v=3mgR/B2L2                                                         1分
(3)未進(jìn)入磁場前,系統(tǒng)機(jī)械能守恒:
3mgH-mgH=(1/2)mv2+(1/2)m(3v)2                                       2分
H=5v2/2g=45m2gR2/2B4L4                                               2分
(4) 全部通過磁場過程都是勻速運(yùn)動(dòng),每次都是一條橫邊切割,電路情況相同,熱量來自于安培力做功,F(xiàn)A=2mg                  2分
通過磁場線框發(fā)生的位移是3h, 所以Q=6mgh
點(diǎn)評(píng):做此類型的題目關(guān)鍵是把握物體在磁場中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),結(jié)合受力分析,運(yùn)用牛頓第二定律,列式求解
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,一對(duì)平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距=1.0 m,左端接有阻值R=1.0Ω的電阻,一質(zhì)量m=0.2 kg,電阻忽略不計(jì)的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T,棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,現(xiàn)用功率恒為6W的牽引力F使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)(棒MN在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸),當(dāng)電阻R產(chǎn)生熱量Q =" 5.8" J時(shí)獲得穩(wěn)定速度,此過程中,通過電阻R的電量q =" 2.8" C(g取10m/s2),求:

(1)棒MN達(dá)到的穩(wěn)定速度多大?
(2)棒MN從靜止開始到穩(wěn)定速度的時(shí)間是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在距離水平地面h=0.8 m的虛線的上方,有一個(gè)方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,正方形線框abcd的邊長l=0.2 m,質(zhì)量m=0.1 kg,電阻R=0.08 Ω。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連線框,另一端連一質(zhì)量M=0.2 kg的物體A。開始時(shí)線框的cd在地面上,各段繩都處于伸直狀態(tài),從如圖所示的位置由靜止釋放物體A,一段時(shí)間后線框進(jìn)入磁場運(yùn)動(dòng),已知線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場時(shí)物體A恰好落地,同時(shí)將輕繩剪斷,線框繼續(xù)上升一段時(shí)間后開始下落,最后落至地面。整個(gè)過程線框沒有轉(zhuǎn)動(dòng),線框平面始終處于紙面內(nèi),g取10 m/s2。求:

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B?
(2)線框從開始運(yùn)動(dòng)至運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),用了多長時(shí)間?
(3)線框落地時(shí)的速度多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如下圖所示,相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m、電阻為R的正方形線圈abcd邊長為L(L<d),將線圈在磁場上方高h(yuǎn)處由靜止釋放,cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v0,cd邊剛離開磁場時(shí)速度也為v0,則線圈穿越磁場的過程中(從cd邊剛?cè)氪艌鲆恢钡絘b邊剛離開磁場)(  )
A.感應(yīng)電流做功為mgL
B.線圈進(jìn)入磁場的過程中一直做減速運(yùn)動(dòng)
C.線圈的最小速度可能為
D.線圈的最小速度一定為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在光滑的水平地面上方,有兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向相反的水平勻強(qiáng)磁場,如圖所示,PQ為兩個(gè)磁場的邊界,磁場范圍足夠大。一個(gè)半徑為a,質(zhì)量為m,電阻為R的金屬圓環(huán)垂直磁場方向,以速度v從如圖位置向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到直徑剛好與邊界線PQ重合時(shí),圓環(huán)的速度為v/2,則下列說法正確的是(    ) 
A.此時(shí)圓環(huán)中的電功率為B.此時(shí)圓環(huán)的加速度為
C.此過程中通過圓環(huán)截面的電量為D.此過程中回路產(chǎn)生的電能為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,豎直放置、寬度L=1.0m的框架上,放有一質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1.0Ω的導(dǎo)體棒MN,它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與框架平面垂直。用電動(dòng)機(jī)無初速牽引導(dǎo)體棒上升,當(dāng)上升到h=3.8m時(shí),獲得穩(wěn)定的速度,導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量Q=2.0J,電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí),電壓表、電流表的讀數(shù)分別為U=7.0V、I=1.0A,電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=1.0Ω。不計(jì)其它電阻及一切摩擦,導(dǎo)體棒與框架始終接觸良好,取重力加速度g=10 m/s2 。求:

(1)棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度的大小v;
(2)棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間t

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

閉合導(dǎo)體線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì),將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強(qiáng)磁場。若第一次用0.5 s拉出,線圈產(chǎn)生的熱量為Q1,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q1;第二次用0.3 s拉出,線圈產(chǎn)生的熱量為Q 2,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q2,則 (  )
A.Q1Q2,q1q2B.Q1Q2q1q2
C.Q1Q2,q1q2D.Q1Q2,q1q2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,兩根質(zhì)量均為0.1 kg完全相同的導(dǎo)體棒a、b,用絕緣輕桿相連置于由金屬導(dǎo)軌PQ、MN架設(shè)的斜面上.已知斜面傾角θ為53°,a、b導(dǎo)體棒的間距是PQ、MN導(dǎo)軌的間距的一半,導(dǎo)軌間分界線OO′以下有方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場.當(dāng)a、b導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑時(shí),其下滑速度v與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖乙所示.若a、b導(dǎo)體棒接入電路的電阻均為1 Ω,其他電阻不計(jì),取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,試求:

(1)PQ、MN導(dǎo)軌的間距d;
(2)a、b導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,在水平面上固定有長為L=2m、寬為d=1m的金屬“U”型導(dǎo)軌,在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為λ=0.2Ω/m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響。求:

小題1:導(dǎo)體棒從t=0時(shí)刻開始向右運(yùn)動(dòng)直至末速為零所需的時(shí)間;
小題2:導(dǎo)體棒從t=0時(shí)刻開始向右運(yùn)動(dòng)直至末速為零時(shí)離左端的位置;
小題3:4s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;
小題4:4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。                 

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同步練習(xí)冊(cè)答案