如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=30°,在其上放置一矩形金屬線框abcd,ab的邊長l1=1m,bc的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近;重物質(zhì)量M=2kg,離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,方向垂直于斜面向上;已知AB到ef的距離為S1=4.2m,ef到gh的距離S2=0.6m,gh到CD的距離為S3=3.8m,取g=10m/s2;現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(開始時刻,cd與AB邊重合),發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,求:
(1)線框進(jìn)入磁場時的速度v
(2)efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
(3)線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
(4)線框從開始運(yùn)動到ab邊與CD邊重合需經(jīng)歷多長時間.

【答案】分析:(1)根據(jù)線框進(jìn)入磁場過程中,機(jī)械能守恒定律,即可求解;
(2)根據(jù)受力平衡,結(jié)合安培力的大小,即可求解;
(3)由能量守恒定律,即可求解;
(4)根據(jù)牛頓第二定律,與運(yùn)動學(xué)公式相結(jié)合,從而確定求解.
解答:解:(1)設(shè)ab進(jìn)入磁場時速度為v,
由機(jī)械能守恒得:
解得:v=6m/s
(2)ab在磁場中運(yùn)動所受安培力   
根據(jù)受力平衡,則有:Mg=F+mgsinθ                  
解得:B=0.5T    
(3)由能量守恒:Q=2Mg?S2-2mg?S2?sinθ=18J                       
(4)根據(jù)牛頓第二定律有:Mg-mgsin30°=(M+m)a1
解得:
運(yùn)動學(xué)公式,

加速度大小,
位移關(guān)系,
解得:t3=0.8s
 總時間t=t1+t2+t3=2.2s
答:(1)線框進(jìn)入磁場時的速度6m/s;
(2)efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度0.5T;    
(3)線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱18J;
(4)線框從開始運(yùn)動到ab邊與CD邊重合需經(jīng)歷2.2s時間.
點評:考查機(jī)械能守恒定律、受力平衡條件、能量守恒定律、牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)公式,掌握機(jī)械能守恒定律判定條件.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角為θ=30°,在其上放置一矩形金屬線框abcd,ab的邊長L1=1m,bc的邊長L2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近.重物質(zhì)量M=2kg,離地面的高度為H=4.8m.斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,方向垂直于斜面向上,已知AB到ef的距離為s1=4.2m,ef到gh的距離為s2=0.6m,gh到CD的距離為s3=3.8m,取g=10m/s2.現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(開始時刻cd與AB邊重合),發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,求:

(1)efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
(2)線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
(3)通過計算分析畫出線框從開始運(yùn)動到ab邊與CD邊重合過程中線框的v-t圖象.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?成都三模)如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=30°,在其上放置一矩形金屬框abcd,ab的邊長l1=1m,bc的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近,重物質(zhì)量M=2kg,斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.5T,方向垂直于斜面向上;已知ef到gh的距離為0.6m,現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(開始時刻,cd與AB邊重合),在重物M達(dá)到地面之前,發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,不計滑輪摩擦,取g=10m/s2. 求:
(1)線框進(jìn)入磁場前細(xì)線所受拉力的大。
(2)線框從靜止運(yùn)動開始到ab邊剛進(jìn)入磁場所用的時間;
(3)線框abcd在整個運(yùn)動過程中產(chǎn)生的熱量.

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精英家教網(wǎng)如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=30°,在其上放置一矩形金屬線框abcd,ab的邊長l1=1m,bc的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近;重物質(zhì)量M=2kg,離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,方向垂直于斜面向上;已知AB到ef的距離為S1=4.2m,ef到gh的距離S2=0.6m,gh到CD的距離為S3=3.8m,取g=10m/s2;現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(開始時刻,cd與AB邊重合),發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,求:
(1)線框進(jìn)入磁場時的速度v
(2)efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
(3)線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
(4)線框從開始運(yùn)動到ab邊與CD邊重合需經(jīng)歷多長時間.

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(09年鹽城中學(xué)綜合考試)(12分)如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=300,在其上放置一矩形金屬線框abcd,ab的邊長l1=1m,bc的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近;重物質(zhì)量M=2kg,離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5T,方向垂直于斜面向上;已知ABef的距離為4.2m,efgh的距離為0.6m,ghCD的距離為3.2m,取g=10m/s2;現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(開始時刻,cd邊與AB邊重合),求:

(1)通過計算,在右圖中畫出線框從靜止開始運(yùn)動到cd邊與CD邊重合時(不考慮ab邊離開斜面后線框的翻轉(zhuǎn)),線框的速度―時間圖象。

(2)線框abcd在整個運(yùn)動過程中產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=300,在其上放置一矩形金屬線框abcd,ab的邊長l1=1m,bc的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近;重物質(zhì)量M=2kg,離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5T,方向垂直于斜面向上;已知ABef的距離為4.2m,efgh的距離為0.6m,ghCD的距離3.2m,取g=10m/s2;現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(開始時刻,cd邊與AB邊重合),求:

(1)通過計算,在右圖中畫出線框從靜止開始運(yùn)動到cd邊與CD邊重合時(不考慮ab邊離開斜面后線框的翻轉(zhuǎn)),線框的速度—時間圖象.

(2)線框abcd在整個運(yùn)動過程中產(chǎn)生的焦耳熱.

 

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