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        1. 【題目】如圖所示,在同一水平面上的兩根光滑絕緣軌道,左側(cè)間距為2l,右側(cè)間距為l,有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于兩軌道間,磁場(chǎng)的左右邊界(圖中虛線(xiàn))均與軌道垂直。矩形金屬線(xiàn)框abcd平放在軌道上,ab邊長(zhǎng)為lbc邊長(zhǎng)為2l。開(kāi)始時(shí),bc邊與磁場(chǎng)左邊界的距離為2l,現(xiàn)給金屬線(xiàn)框施加一個(gè)水平向右的恒定拉力,金屬線(xiàn)框由靜止開(kāi)始沿著兩根絕緣軌道向右運(yùn)動(dòng),且bc邊始終與軌道垂直,從bc邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到ad邊進(jìn)入磁場(chǎng)前,線(xiàn)框做勻速運(yùn)動(dòng),從bc邊進(jìn)入右側(cè)窄磁場(chǎng)區(qū)域直到ad邊完全離開(kāi)磁場(chǎng)之前,線(xiàn)框又做勻速運(yùn)動(dòng)。線(xiàn)框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)前的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q。問(wèn):

          (1)線(xiàn)框ad邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小是bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍?

          (2)磁場(chǎng)左右邊界間的距離是多少?

          (3)線(xiàn)框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)前的最大動(dòng)能是多少?

          【答案】(1)線(xiàn)框ad邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小是bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的4倍;(2)磁場(chǎng)左右邊界間的距離是32l(3)線(xiàn)框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)前的最大動(dòng)能是Q。

          【解析】

          (1)設(shè)磁感強(qiáng)度為B,設(shè)線(xiàn)框總電阻為R,線(xiàn)框受的拉力為F,bc邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:

          E1=2Blv1

          感應(yīng)電流為:

          線(xiàn)框所受安培力為:

          F1=2BI1l

          線(xiàn)框做勻速運(yùn)動(dòng),其受力平衡,即:F1=F,聯(lián)立各式得:

          設(shè)ad邊離開(kāi)磁場(chǎng)之前,線(xiàn)框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v2,同理可得:

          所以:

          v2=4v1

          (2)bc邊進(jìn)入磁場(chǎng)前,線(xiàn)框做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a,bc邊到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí),線(xiàn)框的速度為

          ad邊進(jìn)入磁場(chǎng)到bc邊剛好進(jìn)入右側(cè)窄磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中線(xiàn)框的加速度仍為a,由題意可知bc邊剛進(jìn)入右側(cè)窄磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為:

          v2=4v1,

          從線(xiàn)框全部進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始,直到bc邊進(jìn)入右側(cè)窄磁場(chǎng)前,線(xiàn)框做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)位移為s1,則:

          ,代入得:

          s1=30l

          磁場(chǎng)左右邊界間的距離為:

          s=l+s1+l=32l

          (3)整個(gè)過(guò)程中,只有拉F和安培力對(duì)線(xiàn)框做功,線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)之前,動(dòng)能最大,設(shè)最大動(dòng)能為Ek,由動(dòng)能定理有:

          WF+W=Ek-0

          由:

          WF=F2l+s+l=35Fl

          W=-F×3l

          Q=-W

          可知:

          線(xiàn)框的最大動(dòng)能為:

          。

          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】如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌相距為,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角,導(dǎo)軌電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上。長(zhǎng)為的金屬棒垂直于放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為、電阻為。導(dǎo)軌的上端連接一個(gè)定值電阻(阻值)。閉合開(kāi)關(guān),給金屬棒施加一個(gè)平行于導(dǎo)軌向上、大小為的恒力,金屬棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)上滑距離為時(shí)速度恰好達(dá)到最大,重力加速度為。求:

          1)金屬棒能達(dá)到的最大速度的大。

          2)金屬棒由靜止開(kāi)始上滑距離的過(guò)程中,金屬棒上產(chǎn)生的熱量

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】如圖所示,一圓球固定在水平地面上,球心為O。直細(xì)棒ABB端擱在地面上,棒身靠在球面上并和球心在同一豎直平面內(nèi),切點(diǎn)為P,細(xì)棒與水平面之間的夾角為θ。若移動(dòng)棒的B端沿水平地面靠近圓球,使切點(diǎn)P恰好以O點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則

          A.B端向右勻速運(yùn)動(dòng)B.θ角隨時(shí)間均勻增大

          C.PB長(zhǎng)度隨時(shí)間均勻減小D.以上說(shuō)法都不對(duì)

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】遠(yuǎn)距離輸電原理圖如圖所示,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,當(dāng)k2改接為1時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

          A.電壓表讀數(shù)增大B.電流表讀數(shù)減小

          C.燈泡的實(shí)際功率在減小D.輸電線(xiàn)上損失的功率減小

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r,L為小燈泡(其燈絲電阻可以視為不變),R1R2為定值電阻,R1=R2=r,R3為光敏電阻,其阻值的大小隨照射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而減。]合開(kāi)關(guān)S后,將照射光強(qiáng)度減弱,則

          A.電路的路端電壓將減小B.燈泡L將變暗

          C.R1兩端的電壓將增大D.電源的輸出功率減小

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)吊著一邊長(zhǎng)為L0.8 m、匝數(shù)n10的正方形線(xiàn)圈,總電阻為r1 Ω.邊長(zhǎng)為的正方形磁場(chǎng)區(qū)域?qū)ΨQ(chēng)分布在線(xiàn)圈下邊的兩側(cè),如圖甲所示,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,大小隨時(shí)間變化關(guān)系為:B=1+0.5t(如圖乙所示),2s時(shí)細(xì)線(xiàn)開(kāi)始松弛,取g10 m/s2.求:

          1)剛開(kāi)始時(shí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E大小及電流方向;

          22s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量q

          3)線(xiàn)圈質(zhì)量m

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】在光滑水平桌面中央固定一邊長(zhǎng)為0.3m的小正三棱柱abc俯視如圖.長(zhǎng)度為L=1m的細(xì)線(xiàn),一端固定在a點(diǎn),另一端拴住一個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg、不計(jì)大小的小球.初始時(shí)刻,把細(xì)線(xiàn)拉直在ca的延長(zhǎng)線(xiàn)上,并給小球以v0=2m/s且垂直于細(xì)線(xiàn)方向的水平速度,由于光滑棱柱的存在,細(xì)線(xiàn)逐漸纏繞在棱柱上(不計(jì)細(xì)線(xiàn)與三棱柱碰撞過(guò)程中的能量損失).已知細(xì)線(xiàn)所能承受的最大張力為7N,則下列說(shuō)法中正確的是:

          A.細(xì)線(xiàn)斷裂之前,小球角速度的大小保持不變

          B.細(xì)線(xiàn)斷裂之前,小球的速度逐漸減小

          C.細(xì)線(xiàn)斷裂之前,小球運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為0.7πs

          D.細(xì)線(xiàn)斷裂之前,小球運(yùn)動(dòng)的位移大小為0.9m

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】在“DIS描繪電場(chǎng)等勢(shì)線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中,

          (1)給出下列器材,ab處的電源應(yīng)選用_______,傳感器應(yīng)選用_______(用字母表示)。

          A6V的交流電源

          B6V的直流電源

          C100V的直流電源

          D.電壓傳感器

          E.電流傳感器

          F.力傳感器

          (2)該實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,如果以cd兩個(gè)電極的連線(xiàn)為x軸,以c、d連線(xiàn)的中垂線(xiàn)為y軸,并將一個(gè)探針固定置于y軸上的某一點(diǎn),合上開(kāi)關(guān)S,而將另一探針由O點(diǎn)左側(cè)沿x軸正方向移到O點(diǎn)右側(cè)的過(guò)程中,則傳感器示數(shù)的絕對(duì)值變化情況是__

          A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先變大后變小 D.先變小后變大

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          【題目】粗細(xì)均勻的電阻絲圍成如圖所示的線(xiàn)框,置于正方形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于線(xiàn)框平面,圖中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L,F(xiàn)使線(xiàn)框以同樣大小的速度v勻速沿四個(gè)不同方向平動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng),并且速度始終與線(xiàn)框最先進(jìn)入磁場(chǎng)的那條邊垂直。在通過(guò)如圖所示的位置時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( 。

          A.圖甲中ab兩點(diǎn)間的電壓最大

          B.圖丙與圖丁中電流相等且最小

          C.維持線(xiàn)框勻速運(yùn)動(dòng)的外力的大小均相等

          D.圖甲與圖乙中ab段產(chǎn)生的電熱的功率相等

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          同步練習(xí)冊(cè)答案