(18分)如圖所示,光滑斜面的傾角=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長(zhǎng)l1=lm,bc邊的邊長(zhǎng)l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=10N.斜面上ef線(ef∥gh)的上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圖象,從線框由靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻起計(jì)時(shí).如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的,ef線和gh的距離s=5.1m,g取10m/s2。求:

⑴ 線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v;
⑵ ab邊由靜止開始到運(yùn)動(dòng)到gh線處所用的時(shí)間t;
⑶ 線框由靜止開始到運(yùn)動(dòng)到gh線的整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱

2m/s    1.7s   3.5J

解析試題分析:(1)因?yàn)榫框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(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                        (1分)
受到的安培力                            (1分)
F=mgsinα+                                    (1分)
代入數(shù)據(jù)解得v=2m/s                                 (1分)
(2)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前時(shí),做勻加速直線運(yùn)動(dòng);進(jìn)磁場(chǎng)的過程中,做勻速直線運(yùn)動(dòng);
進(jìn)入磁場(chǎng)后到運(yùn)動(dòng)到gh線,仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
線框進(jìn)入磁場(chǎng)前,線框僅受到細(xì)線的拉力F、斜面的支持力和線框重力,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   =5m/s2    (1分)
進(jìn)磁場(chǎng)前線框的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為          (1分)
進(jìn)磁場(chǎng)過程中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間        (1分)
線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后線框受力情況同進(jìn)入磁場(chǎng)前,所以該階段的加速度仍為
a=5m/s2                                             (1分)
                                      (1分)
解得:t3=1s                                          (1分)
因此ab邊由靜止開始運(yùn)動(dòng)到gh線所用的時(shí)間為t=t1+t2+t3=1.7s   (1分)      
(3)                   (1分)
                 (1分)
整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=FAl2+Q1=(F–mgsinθ)l2+Q1=3.5J   (2分)
考點(diǎn):本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,質(zhì)量M=0.8kg、長(zhǎng)L=0.9m、高h(yuǎn)=0.45m的矩形滑塊置于水平地面上,滑塊與地面間動(dòng)摩擦因數(shù);滑塊上表面光滑,其右端放置一質(zhì)量m=0.2kg的小球,F(xiàn)給滑塊一水平向右的瞬時(shí)沖量,經(jīng)過一段時(shí)間后小球落地。求小球落地時(shí)距滑塊左端的水平距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,兩根相同的平行金屬直軌道豎直放置,上端用導(dǎo)線接一定值電阻,下端固定在水平絕緣底座上。底座中央固定一根彈簧,金屬直桿ab通過金屬滑環(huán)套在軌道上。在MNPQ之間分布著垂直軌道面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)用力壓桿使彈簧處于壓縮狀態(tài),撤力后桿被彈起,脫離彈簧后進(jìn)入磁場(chǎng),穿過PQ后繼續(xù)上升,然后再返回磁場(chǎng),并能從邊界MN穿出,此后不再進(jìn)入磁場(chǎng)。桿ab與軌道的摩擦力大小恒等于桿重力的倍。已知桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí),剛穿過PQ時(shí)的速度是剛穿過MN時(shí)速度的一半,桿從PQ上升的最大高度(未超過軌道上端)是磁場(chǎng)高度的n倍;桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí),一進(jìn)入磁場(chǎng)立即做勻速直線運(yùn)動(dòng)。除定值電阻外不計(jì)其它一切電阻,已知重力加速度為g。求:
(1)桿向上穿過PQ時(shí)的速度與返回PQ時(shí)的速度大小之比v1:v2;
(2)桿向上運(yùn)動(dòng)剛進(jìn)入MN時(shí)的加速度大小a;
(3)桿向上、向下兩次穿越磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的電熱之比Q1:Q2。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(14分)從地面上以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的球,若運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力與其速率v成正比關(guān)系,球運(yùn)動(dòng)的速率隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示,t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn),再落回地面,落地時(shí)速率為v1,且落地前球已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),求:

(1)球從拋出到落地過程中克服空氣阻力所做的功
(2)球拋出瞬間的加速度大。
(3)球上升的最大高度H。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

汽車由靜止出發(fā)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),用10s時(shí)間通過一座長(zhǎng)100m的橋,它開上橋頭時(shí)速度為5 m/s,過橋后速度是15m/s,汽車可以看成質(zhì)點(diǎn)。求:
(1)汽車加速度有多大?
(2)橋頭與出發(fā)點(diǎn)相距多遠(yuǎn)?
(3)汽車從出發(fā)到橋中間用了多少時(shí)間?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

為減少煙塵排放對(duì)空氣的污染,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的靜電除塵器,該除塵器的上下底面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.20m的正方形金屬板,前后面是絕緣的透明有機(jī)玻璃,左右面是高h(yuǎn)=0.10m的通道口。使用時(shí)底面水平放置,兩金屬板連接到U=2000V的高壓電源兩極(下板接負(fù)極),于是在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)(忽略邊緣效應(yīng))。均勻分布的帶電煙塵顆粒以v=10m/s的水平速度從左向右通過除塵器,已知每個(gè)顆粒帶電荷量   q=+2.0×10-17C,質(zhì)量m=1.0×10-15kg,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力。在閉合開關(guān)后:

(1)求煙塵顆粒在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向;
(2)求除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向所能偏轉(zhuǎn)的最大距離;
(3)除塵效率是衡量除塵器性能的一個(gè)重要參數(shù)。除塵效率是指一段時(shí)間內(nèi)被吸附的煙塵顆粒數(shù)量與進(jìn)入除塵器煙塵顆粒總量的比值。試求在上述情況下該除塵器的除塵效率;若用該除塵器對(duì)上述比荷的顆粒進(jìn)行除塵,試通過分析給出在保持除塵器通道大小不變的前提下,提高其除塵效率的方法。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(14分)如圖所示,光滑斜面傾角為30o,AB物體與水平面間摩擦系數(shù)均為μ=0.4,現(xiàn)將A、B兩物體(可視為質(zhì)點(diǎn))同時(shí)由靜止釋放,兩物體初始位置距斜面底端O的距離為L(zhǎng)A=2.5m,LB=10m。不考慮兩物體在轉(zhuǎn)折O處的能量損失,。

(1)求兩物體滑到O點(diǎn)的時(shí)間差。
(2)B從開始釋放,需經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間追上A?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

2012年8月10日,改裝后的瓦良格號(hào)航空母艦(該艦被海軍命名為遼寧艦,編號(hào)為16號(hào))進(jìn)行出海航行試驗(yàn),中國(guó)成為擁有航空母艦的國(guó)家之一。2012年11月25日,殲—15艦載機(jī)成功著陸“遼寧號(hào)”航母后,又沿航母艦首14°上翹跑道起飛,實(shí)現(xiàn)了阻攔著艦、滑躍起飛的關(guān)鍵技術(shù)突破。已知?dú)灐?5艦載機(jī)在航空母艦上起飛過程中的最大加速度為5.0 m/s2,起飛速度為50 m/s,該飛機(jī)滑動(dòng)100 m后才能安全起飛。假設(shè)航空母艦靜止。求:
(1)戰(zhàn)斗機(jī)被彈射裝置彈出后開始勻加速,要保證飛機(jī)起飛安全,戰(zhàn)斗機(jī)被彈射裝置彈出時(shí)的速度至少是多大?
(2)若在沒有彈射裝置的情況下,要保證飛機(jī)安全起飛,則艦長(zhǎng)至少應(yīng)為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾輪作逆叫針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在滾輪的摩擦力作用下,將一金屬板從斜面底端A送往上部,已知斜面光滑且足夠長(zhǎng).傾角=。.滾輪與金屬板的切點(diǎn)B到斜面底端A的距離為L(zhǎng)=6.5m,當(dāng)金屬板的下端運(yùn)動(dòng)到切點(diǎn)B處時(shí).立即提起滾輪使它與板脫離接觸.已知板之后返回斜面底部與擋板相撞后立即靜止.此時(shí)放下滾輪再次壓緊板,再次將板從最底端送往斜面上部,如此往復(fù).已知板的質(zhì)量為.滾輪邊緣線速度恒為.滾輪對(duì)板的壓力,滾輪與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,g取。

求:(1)在滾輪作用下板上升的加速度:
(2)板加速至與滾輪速度相同時(shí)前進(jìn)的距離
(3)每個(gè)周期中滾輪對(duì)金屬板所做的功;
(4)板往復(fù)運(yùn)動(dòng)的周期.

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