【題目】如圖甲所示,斜面上存在一有理想邊界的勻強磁場,磁場方向與斜面垂直。在斜面上離磁場上邊界0.36m處由靜止釋放一單匝矩形金屬線框,線框底邊和磁場邊界平行,金屬線框與斜面間的動摩擦因數(shù)0.5。整個線框進(jìn)入磁場的過程中,機械能E和位移之間的關(guān)系如圖乙所示。已知E0-E1=0.09J,線框的質(zhì)量為0.1kg,電阻為0.06,斜面傾角370,磁場區(qū)域的寬度d=0.43m,求:
(1).線框剛進(jìn)入磁場時的速度大小v1;
(2).線框從開始進(jìn)入至完全進(jìn)入磁場所用的時間t;
(3).線框穿越磁場的整個過程中電功率的最大值。
【答案】(1)1.2m/s (2)0.125s (3) 0.43W
【解析】試題分析:(1)金屬線框進(jìn)入磁場的過程中,減小的機械能等于克服摩擦力和安培力所做的功,機械能仍均勻減小,因為安培力也為恒力,線框做勻速運動,根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式求出線框進(jìn)入磁場時的速度;
(2)結(jié)合功能關(guān)系求出線框進(jìn)入磁場時的距離,從而得出金屬線框剛進(jìn)入磁場到恰完全進(jìn)入磁場所用的時間.
(3)線框剛出磁場時速度最大,線框內(nèi)的電功率最大,根據(jù)速度位移公式求出線框出磁場時的速度,根據(jù)線框進(jìn)入磁場時勻速運動得出安培力的大小,綜合功率的表達(dá)式求出最大電功率.
解:(1) 金屬線框進(jìn)入磁場的過程中,減小的機械能等于克服摩擦力和安培力所做的功,機械能仍均勻減小,因為安培力也為恒力,線框做勻速運動.則有:
v12=2as1,其中a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
可解得線框剛進(jìn)入磁場時的速度大小為:v1=1.2m/s;
(2) 設(shè)線框邊長為s2,即線框進(jìn)入磁場過程中運動的建立為s2,
根據(jù)功能關(guān)系可得:△E2=Wf2+WA=(f+FA)s2,
其中有:△E2=(0.756-0.666)J=0.09J,f+FA=mgsin37°=0.6N,s2為線框的側(cè)邊長,
解得:s2=0.15m
;
(3) 線框剛出磁場時速度最大,線框內(nèi)的電功率最大
由v22=v12+2a(d-s2),
解得:v2=1.6m/s
根據(jù)線框勻速進(jìn)入磁場時,有:FA+μmgcos37°=mgsin37°
可求出:FA=0.2N
因為
求得:B2L2=0.01T2m2
將v2、B2L2的值代入得:Pm=I2R=0.43W.
點晴:對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點是分析安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題,根據(jù)平衡條件列出方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題,根據(jù)動能定理、功能關(guān)系等列方程求解.解決本題的關(guān)鍵能通過圖象分析出物體的運動狀況:先做勻加速,再做勻速,接著做勻加速.以及能對線框進(jìn)行正確的受力分析和熟練運用運動學(xué)公式。
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【題目】如圖甲所示為研究光電效應(yīng)中入射光的頻率、強弱與光電子發(fā)射情況的實驗電路,陰極K受到光照時可以發(fā)射光電子,電源正負(fù)極可以對調(diào)。實驗中得到如圖乙所示的實驗規(guī)律,下列表述錯誤的是( )
A. 在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流趨于一個飽和值
B. 在光的頻率不變的情況下,入射光越強飽和電流越大
C. 一定頻率的光照射光電管,不論光的強弱如何,遏止電壓不變
D. 藍(lán)光的遏止電壓大于黃光的遏止電壓是因為藍(lán)光強度大于黃光強度
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【題目】2017年10月16日,美國激光干涉引力波天文臺等機構(gòu)聯(lián)合宣布首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件,如圖為某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動的示意圖,若A星的軌道半徑大于B星的軌道半徑,雙星的總質(zhì)量M,雙星間的距離為L,其運動周期為T,則
A. A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量
B. A的線速度一定大于B的線速度
C. L一定,M越大,T越大
D. M一定,L越大,T越大
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【題目】如圖所示,光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌電阻忽略不計。空間存在垂直于導(dǎo)軌平面豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。輕質(zhì)導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,導(dǎo)體棒ab的電阻為r,與導(dǎo)軌之間接觸良好。兩導(dǎo)軌之間接有定值電阻,其阻值為R,輕質(zhì)導(dǎo)體棒中間系一輕細(xì)線,細(xì)線通過定滑輪懸掛質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)從靜止釋放該物體,當(dāng)物體速度達(dá)到最大時,下落的高度為h。在本問題情景中,物體下落過程中不著地,導(dǎo)軌足夠長,忽略空氣阻力和一切摩擦阻力,重力加速度為g。求:
(1)物體下落過程的最大速度vm;
(2)物體從靜止開始下落至速度達(dá)到最大的過程中,電阻R上產(chǎn)生的電熱Q;
(3)物體從靜止開始下落至速度達(dá)到最大時,所需的時間t。
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【題目】兩個質(zhì)點A、B放在同一水平面上,由靜止開始從同一位置沿相同方向同時開始做直線運動,其運動的v – t圖象如圖所示。對A、B運動情況的分析,下列結(jié)論正確的是( )
A.A、B加速時的加速度大小之比為,A、B減速時的加速度大小之比為
B.在t = 3 t0時刻,A、B相距最遠(yuǎn)
C.在t = 5 t0時刻,A、B相距最遠(yuǎn)
D.在t = 6 t0時刻,A、B相遇
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的長木板B放在光滑的水平面上,質(zhì)量為的木塊A放在長木板的左端,一顆質(zhì)量為的子彈以速度射入木塊并留在木塊中,當(dāng)木塊滑離木板時速度為,木塊在木板上滑行的時間為t,則下列說法正確的是
A. 木塊獲得的最大速度為
B. 木塊滑離木板時,木板獲得的速度大小為
C. 木塊在木板上滑動時,木塊與木板之間的滑動摩擦力大小為
D. 木塊在木板上滑動時,因摩擦產(chǎn)生的熱量等于子彈射入木塊后子彈和木塊減小的動能
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【題目】如圖所示的裝置中,A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2 kg、l kg,連接輕彈簧和物塊的輕繩質(zhì)量不計,輕彈簧的質(zhì)量不計,輕繩與滑輪間的摩擦不計,重力加速度g = 10 m/s2,則下列說法正確的是
A. 固定物塊A,則彈簧的彈力大小為20 N
B. 固定物塊B,則彈簧的彈力大小為40 N
C. 先固定物塊A,在釋放物塊A的一瞬間,彈簧的彈力大小為10 N
D. 先固定物塊A,釋放物塊A后,A、B、彈簧一起運動的過程中,彈簧的彈力大小為15N
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【題目】如圖所示,在豎直面內(nèi)有一磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里、高度為h的有界勻強磁場,磁場上、下邊界水平。將一邊長為l(l<h)、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)體框abcd從磁場上方由靜止釋放,ab邊剛進(jìn)入磁場的瞬間和剛穿出磁場的瞬間速度相等。已知導(dǎo)體框的電阻為r,導(dǎo)體框下落過程中,ab邊始終保持水平,重力加速度為g。則
A. 導(dǎo)體框一定是減速進(jìn)入磁場
B. 導(dǎo)體框可能勻速穿過整個磁場區(qū)域
C. 導(dǎo)體框穿過磁場的過程中,電阻產(chǎn)生的熱量為
D. 導(dǎo)體框進(jìn)入磁場的過程中,通過某個橫截面的電荷量為
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【題目】如圖所示,電動勢為E、內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動變阻器R串聯(lián),已知R0=r,滑動變阻器的最大阻值為2r.當(dāng)滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時,下列說法中正確的是
A. 電路中的電流變大
B. 電源的輸出功率先變大后變小
C. 滑動變阻器消耗的功率變小
D. 定值電阻R0上消耗的功率先變大后變小
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