（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L1=1m，bc邊的邊長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，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化情況如B-t圖像，ef線和gh的距離s=6.9m，t=0時線框在平行于斜面向上的恒力F=10N的作用下從靜止開始運(yùn)動，線框進(jìn)入磁場的過程中始終做勻速直線運(yùn)動，重力加速度。

（1）求線框進(jìn)入磁場前的加速度大小和線框進(jìn)入磁場時做勻速運(yùn)動的速度v大��；

(2) 求線框進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；

（3）求線框從開始運(yùn)動到ab邊運(yùn)動到 gh線處所用的時間。

 

【答案】

（1）v=4m/s（2）Q=2J（3）1.9s

【解析】

試題分析：（1）線框abcd進(jìn)入磁場前時，做勻加速直線運(yùn)動，由牛頓第二定律得

F－mgsinα=ma              1分

線框進(jìn)入磁場前的加速度a=5m/s2                1分

線框進(jìn)入磁場的過程中做勻速運(yùn)動，所以線框abcd受力平衡

F=mgsinα+FA               1分

ab邊進(jìn)入磁場切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢

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)入磁場的過程中做勻速運(yùn)動，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)入磁場前時，做勻加速直線運(yùn)動；進(jìn)入磁場的過程中，做勻速直線運(yùn)動；線框完全進(jìn)入磁場后至運(yùn)動到gh線，仍做勻加速直線運(yùn)動．

進(jìn)入磁場前線框的運(yùn)動時間為t1＝＝0.8 s             1分

進(jìn)入磁場過程中勻速運(yùn)動時間為t2＝＝0.1 s              1分

線框完全進(jìn)入磁場后線框受力情況與進(jìn)入磁場前相同，所以該階段的加速度大小仍為a＝5 m/s2，該過程有

解得t3＝1 s            1分

因此ab邊由靜止開始運(yùn)動到gh線處所用的時間為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，功能關(guān)系，運(yùn)動學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑斜面與水平面在B點(diǎn)平滑連接，質(zhì)量為0.20kg的物體從斜面上的A點(diǎn)由靜止開始下滑，經(jīng)過B點(diǎn)后進(jìn)入水平面（設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)前后速度大小不變），最后停在水平面上的C點(diǎn)．每隔0.20s通過速度傳感器測量物體的瞬時速度，下表給出了部分測量數(shù)據(jù)．取g=10m/s2．
t/s 0.0 0.2 0.4 … 1.2 1.4 …
v/m?s-1 0.0 1.0 2.0 … 1.1 0.7 …
求：
（1）斜面與水平面的夾角；
（2）物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；
（3）t=0.8時物體的瞬時速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止P點(diǎn)．設(shè)滑塊所受支持力為FN．OF與水平方向的夾角為θ．則F=
mg
tanθ
mg
tanθ
，F(xiàn)N=
mg
sinθ
mg
sinθ
．
（2）一質(zhì)量為M、傾角θ為的斜面體在水平地面上，質(zhì)量為m的小木塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在斜面上，現(xiàn)用一平行于斜面的、大小恒定的拉力F作用于小木塊，拉力在斜面所在的平面內(nèi)繞小木塊旋轉(zhuǎn)一周的過程中，斜面體和木塊始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，則小木塊受到斜面的最大摩擦力為
F+mgsinθ
F+mgsinθ
，斜面體受到地面的最大摩擦力為
F
F
．
（3）．如圖所示，傾角α=60°的光滑斜面體上有一個小球m被平行于斜面的細(xì)繩系于斜面上，斜面體放在水平面上．當(dāng)斜面體以a=g的水平加速度向右作勻加速運(yùn)動時，繩上的拉力為
2
mg
2
mg
．

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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(jì)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：

（2011?溫州二模）如圖所示，光滑絕緣水平面AB與傾角θ=370，長L=6m的絕緣斜面BC在B處圓滑相連，在斜面的C處有一與斜面垂直的彈性絕緣擋板，質(zhì)量m=0.5kg、所帶電荷量q=5x10-5C的絕緣帶電滑塊置于斜面的中點(diǎn)D，整個空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E=2xlO5N/C，現(xiàn)讓滑塊以v0=12m/s的速度沿斜面向上運(yùn)動．設(shè)滑塊與擋板碰撞前后所帶電荷量不變、速度大小不變，滑塊和斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，求：
（1）滑塊第一次與擋板碰撞時的速度大小；
（2）滑塊第一次與擋板碰撞后能達(dá)到左端的最遠(yuǎn)點(diǎn)離B點(diǎn)的距離；
（3）滑塊運(yùn)動的總路程．

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科目：高中物理 來源： 題型：

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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