Processing math: 80%
精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
17.如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質量為m,電阻為R,在金屬線框的下方有一勻強磁場區(qū)域,MN和PQ是勻強磁場區(qū)域的水平邊界.并與線框的bc邊平行,磁場方向垂直于線框平面向里.現使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落,如圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域瞬間的v-t圖象,圖中字母均為已知量.重力加速度為g,不計空氣阻力.求:
(1)金屬線框的邊長;
(2)金屬線框在進入磁場的過程中通過線框截面的電量;
(3)金屬線框在0~t4時間內安培力做的總功.

分析 (1)金屬框進入磁場前做勻加速運動,由圖線與時間軸所圍的面積讀出金屬框初始位置的bc邊到邊界MN的高度;由圖象可知,金屬框進入磁場過程中是做勻速直線運動,根據時間和速度求解金屬框的邊長;
(2)由圖知,金屬線框進入磁場過程做勻速直線運動,重力和安培力平衡,列式可求出磁感應強度B.再由電量公式和法拉第電磁感應定律、歐姆定律求電量;
(3)由能量守恒定律求出在進入磁場過程中金屬框產生的熱量,即可得到安培力做的功.

解答 解:(1)由圖象可知,金屬框進入磁場過程中是做勻速直線運動,速度為v1,運動時間為t2-t1,故金屬框的邊長:L=v1(t2-t1);
(2)在金屬框進入磁場的過程中,金屬框所受安培力等于重力,則得:mg=BIL,I=BLv1R,又 L=v1(t2-t1).
聯立解得:B=1v1t2t1mgRv1
金屬線框在進入磁場的過程中通過線框截面的電量 q=I(t2-t1)=BL2R=v1(t2-t1mgv1R
(3)t1到t2時間內,根據能量守恒定律,產生的熱量為:Q1=mgl=mgυ1(t2-t1);
t3到t4時間內,根據能量守恒定律,產生的熱量為:Q2=mgL+12m(v23v22)=mgυ1(t2-t1)+12m(v23v22
故Q=Q1+Q2=2mgυ1(t2-t1)+12m(v23v22
根據功能關系可知,安培力做功 W=-Q=2mgυ1(t1-t2)-12m(v23v22).
答:
(1)金屬線框的邊長是v1(t2-t1);
(2)金屬線框在進入磁場的過程中通過線框截面的電量是v1(t2-t1mgv1R
(3)金屬線框在0~t4時間內安培力做的總功是2mgυ1(t1-t2)-12m(v23v22).

點評 本題電磁感應與力學知識簡單的綜合,能由圖象讀出線框的運動情況,選擇與之相應的力學規(guī)律是解答本題的關鍵,要加強練習,培養(yǎng)自己識別、理解圖象的能力和分析、解決綜合題的能力.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.如圖所示,質量為M的木塊放在光滑的水平面上且彈簧處于原長狀態(tài),質量為m的子彈以初速度v0快速擊中木塊而未穿出,則:
(1)擊中木塊瞬間二者的共同速度為多大?
(2〕彈簧儲存的最大彈性勢能為多大?
(3)從子彈接觸木塊到彈簧再次恢復原長的過程中墻壁給彈簧的沖量?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖所示是“用圓錐擺實驗驗證向心力公式”的實驗,細線下懸掛了一個質量為m的小鋼球,細線上端固定在O點.將畫有幾個同心圓的白紙至于水平桌面上,使小鋼球靜止時(細線張緊)位于同心圓.用手帶動小鋼球,使小鋼球在水平面內做勻速圓周運動,隨即手與球分離.(當地的重力加速度為g).
(1)用秒表記錄小鋼球運動n圈的時間t,從而測出此時鋼球做勻速圓周運動的周期T=tn;
(2)再通過紙上的圓,測出小鋼球的做勻速圓周運動的半徑R; 可算出小鋼球做勻速圓周運動所需的向心力F=\frac{4m{π}^{2}{n}^{2}R}{{t}^{2}};
(3)測量出細繩長度L,小鋼球做勻速圓周運動時所受的合力F=mg\frac{R}{\sqrt{{L}^{2}-{R}^{2}}}(小鋼球的直徑與繩長相比可忽略)
(4)這一實驗方法簡單易行,但是有幾個因素可能會影響實驗的成功,請寫出一條:半徑R比較難準確測量.小球是否做圓周運動等.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.下列說法中正確的是( �。�
A.溫度低的物體內能小
B.分子運動的平均速度可能為零,瞬時速度不可能為零
C.液體與大氣相接觸,表面層內分子所受其他分子的作用表現為相互吸引
D.一定質量的理想氣體溫度升高后分子勢能增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.如圖所示,用圖中所示的器材進行研究電磁感應現象.A是直徑較小的線圈,B是直徑較大的線圈,學生電源能輸出交流電和直流電.
(1)將A線圈放在B線圈中,若想檢驗在開關S閉合的瞬間,線圈B中是否有電流產生,則右側的電路需要進一步連線,請你補充完整.
(2)在(1)中將線連接好之后,檢查無誤.閉合開關S的瞬間,靈敏電流計G的指針發(fā)生偏轉(填寫“發(fā)生偏轉”或者“不發(fā)生偏轉”);閉合開關S經過一段時間之后,靈敏電流計G的指針不發(fā)生偏轉(填寫“發(fā)生偏轉”或者“不發(fā)生偏轉”);改變滑動變阻器的觸頭P的位置,第Ⅰ次緩慢移動,第Ⅱ次快速移動,觀察靈敏電流計G的示數可得到的結論是:第Ⅰ次的示數小于(填“大于”、“小于”或“等于”)第Ⅱ次的示數;將鐵芯插入A線圈中,保持其他不變,斷開開關的瞬間,靈敏電流計G的示數與線圈A中沒有鐵芯斷開開關時比較,示數變大(填“變大”、“變小”或者“相同”).
(3)在實驗中某實驗小組誤將電路中的電源接在交流電上,閉合開關電路穩(wěn)定之后,該小組觀察靈敏電流計G,看到的現象是指針讀數不變.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.如圖所示,某人用托里拆利管做測定大氣壓強的實驗時,由于管內漏進了空氣,測得管內汞柱的高度僅為70cm,但當時的實際大氣壓強為一個標準大氣壓(相當于76cm高的汞柱產生的壓強).今采用下述哪種方法,可使管內、外汞面的高度差大于70cm( �。�
A.把托里拆利管逐漸傾斜(管子露出部分長度不變)
B.把托里拆利管慢慢向上提,但下端不離開汞樔
C.保持裝置不動,往汞槽內加汞,以增大壓強
D.整個裝置豎直向上做加速運動

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

9.已知火星的半徑是地球半徑的\frac{1}{2},火星的質量是地球質量的\frac{1}{10},如果地球上質量為50kg的人到火星上去,則可知,此人在火星表面的質量為50kg,在火星表面受重力是200N(地球表面重力加速度為10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

14.如圖所示,在勻強電場中,有A、B兩點,它們間距為2cm,兩點的連線與場強方向成60°角.將一個電量為-2×10-5C的電荷由A移到B,其電勢能增加了0.1J.則在此過程中,電場力對該電荷做的功為-0.1J;A.B兩點的電勢差UAB為5000V;勻強電場的場強為5×105V/m.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

15.蹦床項目中,運動員從空中落下與蹦床接觸后又被彈起,這 個過程中蹦床受到動員對它的壓力F隨時間t的變化圖象如圖所示,其中t2、t4時刻F-t圖線的斜率最大.假設運動員和蹦床受到的空氣阻力和摩擦力不計.下列判斷正確的有( �。�
A.運動員接觸到蹦床,t1到t2運動員加速度變大
B.t2時刻運動員加速度為零,動能最大
C.t3時刻蹦床的彈性勢能最大
D.從t1時刻到t4時刻,運動員機械能守恒

查看答案和解析>>

同步練習冊答案