(13分)如圖所示,光滑斜面的傾角α=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長(zhǎng)L1=1m,bc邊的邊長(zhǎng)L2=0.4m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.2Ω。斜面上ef線(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均勻磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如B-t圖像,ef線和gh的距離s=6.9m,t=0時(shí)線框在平行于斜面向上的恒力F=10N的作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中始終做勻速直線運(yùn)動(dòng),重力加速度。

(1)求線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小和線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度v大。
(2) 求線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)求線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到ab邊運(yùn)動(dòng)到 gh線處所用的時(shí)間。

(1)v=4m/s(2)Q=2J(3)1.9s

解析試題分析:(1)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前時(shí),做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得
F-mgsinα=ma              1分
線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度a=5m/s2               1分
線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中做勻速運(yùn)動(dòng),所以線框abcd受力平衡
F=mgsinα+FA              1分
ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)
E=BL1v           1分
形成的感應(yīng)電流
受到的安培力            1分
代入數(shù)據(jù)解得v=4m/s            1分
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)功能關(guān)系有
Q=(F-mgsinα)L2                   2分
解得Q=2J                   1分
(3)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前時(shí),做勻加速直線運(yùn)動(dòng);進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,做勻速直線運(yùn)動(dòng);線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后至運(yùn)動(dòng)到gh線,仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng).
進(jìn)入磁場(chǎng)前線框的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1=0.8 s            1分
進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2=0.1 s             1分
線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后線框受力情況與進(jìn)入磁場(chǎng)前相同,所以該階段的加速度大小仍為a=5 m/s2,該過(guò)程有
解得t3=1 s            1分
因此ab邊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到gh線處所用的時(shí)間為t=t1+t2+t3=1.9s             1分
考點(diǎn):考查了導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng),功能關(guān)系,運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用

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:計(jì)算題

(10分)我國(guó)第一艘航母“遼寧號(hào)”于2011年11月29日進(jìn)行了第二次海試。據(jù)媒體報(bào)道,此次海試進(jìn)行了艦載機(jī)測(cè)試,“攔阻索”是在飛機(jī)降落在甲板上時(shí)掛住飛機(jī)尾鉤、增加向后的阻力減少滑行距離的裝置。若一架質(zhì)量為m=3×104kg的艦載機(jī)以v0=80m/s的速度降落在航母甲板上,滑行s=160m恰好停下,求:

(1)飛機(jī)滑行時(shí)的加速度a;
(2)飛機(jī)滑行的時(shí)間t;
(3)飛機(jī)滑行過(guò)程受到的平均阻力f。

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(15分)一輛值勤的警車(chē)停在公路邊,當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以10m/s的速度勻速行駛的貨車(chē)嚴(yán)重超載時(shí),決定前去追趕,經(jīng)過(guò)5.5s后警車(chē)發(fā)動(dòng)起來(lái),并以2.5m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),但警車(chē)的行駛速度必須控制在90km/h以?xún)?nèi)。問(wèn):
(1)警車(chē)在追趕貨車(chē)的過(guò)程中,兩車(chē)間的最大距離是多少?
(2)警車(chē)發(fā)動(dòng)后要多長(zhǎng)時(shí)間才能追上貨車(chē)?

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(10分) 長(zhǎng)1米的木板A,質(zhì)量為M=1kg,靜止在水平地面上。在木板最左端有一質(zhì)量為m=2kg的小物塊B,在沿水平向右F=10牛的恒力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),物塊和木板、木板和水平面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)分別為。在把小物塊從木板右端拉下去的過(guò)程中,求:

(1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A、B的加速度分別是多大?
(2)在此過(guò)程中木板運(yùn)動(dòng)的位移為多大?(小物塊可看作質(zhì)點(diǎn))(g取10m/s2

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(9分)在福州市的一個(gè)十字路口附近,一輛質(zhì)量m="2000" kg的小轎車(chē)正以Vo="8" m/s的速度
行駛,行駛到A點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)前邊路口出現(xiàn)紅色交通信號(hào)燈,于是司機(jī)立即以大小a="4" m/s2的加速度緊急剎車(chē),車(chē)恰好停在路口,求:(不考慮司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間,重力加速度g取10 m/s2)
(1)剎車(chē)所用的時(shí)間t。
(2)A點(diǎn)到路口的距離L。
(3)在剎車(chē)過(guò)程中該車(chē)所受的阻力F的大小。

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(11分)頻閃照相是研究物理問(wèn)題的重要手段。如圖所示是某同學(xué)研究一質(zhì)量為m=0.5kg的小滑塊從光滑水平面滑上粗糙斜面并向上滑動(dòng)時(shí)的頻閃照片。已知斜面足夠長(zhǎng),傾角α=37°,閃光頻率為10Hz。經(jīng)測(cè)量換算獲得實(shí)景數(shù)據(jù):sl=s2=40cm,s3=35cm,s4=25cm,s5=15cm。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),設(shè)滑塊通過(guò)平面與斜面連接處時(shí)沒(méi)有能量損失。求

(1)滑塊沿水平面運(yùn)動(dòng)的速度大;
(2)滑塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的加速度及向上運(yùn)動(dòng)的最大距離;
(3)試判斷滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)后,能否自行沿斜面下滑,并說(shuō)明理由。

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(12分)如圖甲所示,質(zhì)量為m=1kg的物體置于傾角為θ=37°的固定斜面上(斜面足夠長(zhǎng)),對(duì)物體施加平行于斜面向上的恒力F,作用時(shí)間t1=1s時(shí)撤去拉力,物體運(yùn)動(dòng)的部分v-t圖像如圖乙所示,取g=10m/s2, sin37°=0.6,cos37°=0.8,試求:

(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和拉力F的大小;
(2)t=6s時(shí)物體的速度,并在圖乙上將6s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像補(bǔ)畫(huà)完整,要求標(biāo)明有關(guān)數(shù)據(jù)。

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如圖所示,繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ=30°,傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下,始終保持v0=2 m/s的速率運(yùn)行.現(xiàn)把一質(zhì)量為m=1kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶的底端,經(jīng)時(shí)間t=1.9 s,工件被傳送到h=1.5 m的高處,并取得了與傳送帶相同的速度,取g=10 m/s2.求:

(1)工件與傳送帶之間的滑動(dòng)摩擦力f
(2)工件與傳送帶之間的相對(duì)位移Δs

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(12分)質(zhì)量為60kg的消防隊(duì)員從一根固定的豎直金屬桿上由靜止滑下,經(jīng)2.5 s落地。消防隊(duì)員受到的豎直向上的摩擦力變化情況如圖所示,取g=10m/s2。在消防隊(duì)員下滑的過(guò)程中:

(1)他落地時(shí)的速度多大?
(2)他克服摩擦力做的功是多少?

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