[题目]如图甲所示.边长L=2.5m.质量m=0.5kg的正方形金属线框.放在光滑绝缘的水平面上.整个装置处在方向竖直向上.磁感应强度为B=0.8T的匀强磁场中.它的一边与磁场的边界MN重合.在水平力F的作用下.线框由静止开始向左运动.经过5s被拉出磁场区域.此过程中利用电流传感器测得线框中的电流强度I随时间t变化的图象如图乙所示.则在这过程� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图甲所示，边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度为B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平力F的作用下，线框由静止开始向左运动，经过5s被拉出磁场区域，此过程中利用电流传感器测得线框中的电流强度I随时间t变化的图象如图乙所示。则在这过程中：

（1）由图乙可得出通过线框导线截面的电荷为多少，I与t的关系式；

（2）求出线框的电阻R；

（3）试判断说明线框的运动情况，并求出水平力F随时间t变化的表达式。

【答案】（1）1.25C，（2）4Ω（3）

【解析】（1）I-t图线与横轴所围的面积在数值上等于通过线框截面的电荷量q，即有：

q=×0.5×5C=1.25C
由I-t图象可知，感应电流I与时间t成正比，有：I=kt=0.1t A
（2）由，，△Φ=BL2，q=△t
联立得：
则电阻：；
（3）设在某时刻t，线框的速度为v，则线框中感应电流：
结合（1）中I=kt=0.1t可得金属框速度随时间也是线性变化的，有

所以可知线框做匀加速直线运动，加速度为：a=0.2m/s2
由牛顿第二定律得：F-BIL=ma，
联立解得水平力F随时间t变化满足：F=（BLk）t+ma=（0.2t+0.1）N；

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A. 14 J B. 10 J

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A. 当时，A、B相对于转盘会滑动

B. 当时，绳子上弹力为零

C. ω在范围内增大时，A所受摩擦力一直变大

D. ω在范围内增大时，B所受摩擦力变大

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（1）请在虚线框内画出图甲中实物连接电路所对应的电路图__________（原理图）；

（2）接通电源进行实验，调节电阻箱R，当其各旋盘位置及两电表（没有标出刻度值）示数如图乙所示。可读得电阻箱的阻值R=___，已知此时V1的读数为U1=2.60V时，则V2的读数应该为U2=___V，可求得定值电阻R0=___（此空保留3位有效数字）；

（3）测出R0后，再次调整电阻箱R，改变并记录多组的（R，U1，U2）值。A、B两位同学根据表格中的数据，分别画出如下图丙中的（A）、（B）图线。

假设图中的纵截距和横截距均已得出（即图中a1、a2和b1、b2为已知），则由图线（A）可得出电源电动势E=___；由图线（B）可得出电源内电阻r=___。

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(1)若要计算弹簧的弹性势能还应测量的物理量有_____________________________.

(2)弹簧的弹性势能Ep与小钢球飞行的水平距离s及上述测量出的物理量之间的关系式为Ep＝____________．

(3)弹簧的压缩量x与对应的铜球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：

弹簧的压缩

量x(cm)

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

小钢球飞行的

水平距离s(m)

2.01

3.00

4.01

4.96

6.01

7.00

根据上面的实验数据，请你猜测弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为______________________．

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