【題目】如圖所示,一質(zhì)量m=0.5kg字形勻質(zhì)導(dǎo)線框abdfeca靜止在傾角α=37°的粗糙斜面上,線框各段長(zhǎng)ab=cd=ef=ac=bd=ce =df=L=0.5m,ef與斜面底邊重合,線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,ab、cd、ef三段的阻值相等、均為R=0.4Ω,其余部分電阻不計(jì)。斜面所在空間存在一有界矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域GIJH,其寬度GI=HJ=L,長(zhǎng)度IJ>L,IJ平行于ef,磁場(chǎng)垂直斜面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,F(xiàn)用一大小F=5N、方向沿斜面向上且垂直于ab的恒力作用在ab中點(diǎn),使線框沿斜面向上運(yùn)動(dòng),ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)導(dǎo)線粗細(xì),重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

(1)ab進(jìn)入磁場(chǎng)前線框運(yùn)動(dòng)的加速度大小a

(2)cd在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),物體克服安培力做功的功率P。

(3)線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到ef恰好穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱與外力F做功的比值。

【答案】(1)2m/s2(2)2.4W (3)5/49

【解析】

(1)ab進(jìn)入磁場(chǎng)前,線框做勻加速運(yùn)動(dòng),所受的摩擦力大小為:

f=μmgcosα=0.25×0.5×10×cos37°N=1N,
由牛頓第二定律有:F-mgsinα-f=ma
代入數(shù)據(jù)解得:
(2)由于線框穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中有且僅有一條邊切割磁感線,等效電路也相同,所以線框一直做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)速度大小為v,由力的平衡條件有:
F=mgsinα+μmgcosα+F
代入數(shù)據(jù)解得:F=1N
而安培力F=BIL=
回路的總電阻為 R=R+=0.4+0.2=0.6Ω
解得:v=2.4m/s
所以 P=Fv=2.4W
(3)設(shè)ab進(jìn)入磁場(chǎng)前線框發(fā)生的位移為x,

Q=F×3L=1×3×0.5J=1.5J
W=F(x+3L)=5×(1.44+3×0.5)J=14.7J

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:

【題目】某同學(xué)用彈性很好的橡皮筋(遵循胡克定律)等器材驗(yàn)證了力的平行四邊形定則,進(jìn)行的部分實(shí)驗(yàn)如下:

A.先用刻度尺測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng);

B.將橡皮筋的一端固定在豎直平板的A點(diǎn),另一端與兩個(gè)細(xì)繩套連接,細(xì)繩下掛一重物,任其自然下垂,結(jié)點(diǎn)為O,如圖甲所示,測(cè)量此時(shí)橡皮筋的長(zhǎng)度;

C.用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),水平的通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O’位置,如圖乙所示;

D.記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩O’B的方向,用刻度尺測(cè)量橡皮筋的長(zhǎng)度;

已測(cè)量的數(shù)據(jù)中,拉到位置O’時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量是豎直懸掛時(shí)的倍。根據(jù)以上信息完成下面的問(wèn)題:

(1)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)如圖丙所示,讀數(shù)為____________;

(2)g=10m/s2,懸掛重物的質(zhì)量為____________;

(3)在圖乙中,保持橡皮筋的方向不變,手拉測(cè)力計(jì)順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn),在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化情況為____________。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】甲、乙兩車在平直公路上同向行駛,其vt圖象如圖所示。已知兩車在t=30 s時(shí)并排行駛,則(  )

A. t=10 s時(shí),甲車在乙車后

B. t=0時(shí),乙車在甲車前100m

C. 兩車另一次并排行駛的時(shí)刻有可能是t=5 s

D. 甲、乙車兩次并排行駛之間沿兩車的最大距離為200 m

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí),銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引()

A. 向左做加速運(yùn)動(dòng)

B. 向左做減速運(yùn)動(dòng)

C. 向右做加速運(yùn)動(dòng)

D. 向右做減速運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,一質(zhì)量為m =1kg的小物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn),從t = 0時(shí)刻開(kāi)始,物體在受如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用下向右運(yùn)動(dòng),第3s末物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為零,第5s末物塊剛好回到A點(diǎn),已知物塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ= 0.2(g取10m/s2

(1)前3秒內(nèi)物體速度與加速度大小發(fā)生了什么變化;(定性說(shuō)明大體變化即可)

2)AB間的距離為多少;

3物體在0~3s時(shí)間內(nèi)的平均速度大小為多少;

4物體在05s時(shí)間內(nèi)的最大速率為多少。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度,其原理可用來(lái)研制新武器和航天運(yùn)載器。電磁軌道炮示意如圖,圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l,電阻不計(jì)。炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài),并與導(dǎo)軌良好接觸。首先開(kāi)關(guān)S接1,使電容器完全充電。然后將S接至2,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出),MN開(kāi)始向右加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)MN上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí),回路中電流為零,MN達(dá)到最大速度,之后離開(kāi)導(dǎo)軌。問(wèn):

(1)磁場(chǎng)的方向;

(2)MN剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大;

(3)MN離開(kāi)導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一電子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x1段是曲線,x1x2段是平行于x軸的直線,x2x3段是傾斜直線,下列說(shuō)法正確的是(   )

A. 0x1電勢(shì)逐漸降低 B. x2處的電勢(shì)比x3處高

C. x1x2段電場(chǎng)強(qiáng)度為最大 D. x2x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,半徑為R的圓輪在豎直面內(nèi)繞O軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),輪上A、B兩點(diǎn)各粘有一小物體,當(dāng)B點(diǎn)轉(zhuǎn)至最低位置時(shí),此時(shí)O、A、BP四點(diǎn)在同一豎直線上,已知:OAABP是地面上的一點(diǎn)。此時(shí)AB兩點(diǎn)處的小物體同時(shí)脫落,最終落到水平地面上同一點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力,則OP的距離是()

A. B. C. 5RD. 7R

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,如圖所示,其中圖甲是t=1 s時(shí)的波形圖,圖乙是該波中某振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的圖象(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)).圖乙可能是圖甲中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象(  )

A. x=1 m處的質(zhì)點(diǎn) B. x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)

C. x=3 m處的質(zhì)點(diǎn) D. x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)

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