练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    2．如图所示，ABCD为倾角为30°的足够长光滑绝缘斜面，EFGH范围内存在磁感应强度为B=1T、方向垂直斜面的匀强磁场，磁场的宽度为d=1.9m，边界EF、HG与斜面底边AB平行．一边长为L=1m、电阻为R=1Ω、质量为m=1kg的正方形金属框MNPQ放在斜面上，MN边与磁场上边界平行且距离为b=1.5m，重力加速度为g=10m/s2，现使金属框由静止释放，在金属框MN边刚出磁场时恰好做匀速直线运动．求：
    （1）金属框在MN边刚出磁场时的速度大小；
    （2）金属框的PQ边刚好进入磁场时的速度大小；
    （3）自开始释放到PQ边刚好进入磁场的过程中，金属框中产生的热量；
    （4）金属框从开始释放到刚好完全进入磁场所经历的时间．

    分析 （1）由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出电流，由安培力公式求出安培力，由平衡条件求出速度．
    （2）对金属棒，应用动能定理可以求出速度．
    （3）由能量守恒定律求出产生的热量．
    （4）由牛顿第二定律求出金属框的加速度，然后应用匀变速直线运动的运动规律求出金属框的运动时间．

    解答 解：（1）设金属框匀速穿出磁场的速度为v′，
    此时线圈中产生的感应电动势为：E=BLv′，
    产生的感应电流为：$I=\frac{E}{R}$，
    金属框受到的安培力为：F=BIL，
    由平衡条件有：mgsin30°=F，
    联立解得：$v'=\frac{mgR}{{2{B^2}{L^2}}}=5m/s$；
    （2）设金属框的上边刚好进入磁场时速度为v，
    根据动能定理有：$mg•（d-L）sin{30^o}=\frac{1}{2}mv{'^2}-\frac{1}{2}m{v^2}$，
    代入数据解：v=4m/s；
    （3）自开始释放到PQ边刚好进入磁场的过程中，由能量守恒得：
    $mg•（b+L）sin{30^o}=\frac{1}{2}m{v^2}+Q$，代入数据解得：Q=4.5J；
    （4）金属框在进入磁场前的加速度：${a_1}=gsin{30^o}$，
    进入磁场前的运动时间：${t_1}=\sqrt{\frac{2b}{a_1}}=\frac{{\sqrt{15}}}{5}s$，
    设金属框从开始进入到完全进入磁场所用的时间为t2，
    根据牛顿第二定律有：$mgsin{30^o}-B\frac{BLv}{R}L=m\frac{△v}{△t}$，
    即：$\frac{1}{2}mg•△t-\frac{{{B^2}{L^2}}}{R}△x=m△v$$\sum{（\frac{1}{2}mg•△t-\frac{{{B^2}{L^2}}}{R}△x}）=\sum{m△v}$$\frac{1}{2}mg{t_2}-\frac{{{B^2}{L^3}}}{R}=m（v-{a_1}{t_1}）$，
    解得：${t_2}=1-\frac{{\sqrt{15}}}{5}s$，运动时间：t=t1+t2=1s；
    答：（1）金属框在MN边刚出磁场时的速度大小为5m/s；
    （2）金属框的PQ边刚好进入磁场时的速度大小为4m/s；
    （3）自开始释放到PQ边刚好进入磁场的过程中，金属框中产生的热量为4.5J；
    （4）金属框从开始释放到刚好完全进入磁场所经历的时间为1s．

    点评 本题是一道电磁感应、电路、力学相结合的综合题，金属框的运动过程复杂，本题难度较大，分析清楚金属框的运动过程是正确解题的前提与关键，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、动能定理、能量守恒定律、牛顿第二定律、运动学公式可以解题．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    12．关于功和功率下列说法正确的是（　　）
    A．有力作用在物体上并且物体发生了位移，则力对物体不一定做了功
    B．一对相互作用力中，若作用力做了正功，则反作用力一定做了负功
    C．额定功率越大，则做功就越快
    D．有用功率与输出功率的比值越大，说明机械效率越高

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．下列所描述的直线运动，可能的是（　　）
    A．速度很小，加速度很大
    B．速度越来越大，加速度越来越小
    C．速度变化越来越慢，加速度越来越小
    D．某瞬间速度为零，加速度很大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    10．接入交流的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈匝数分别为n2和n3．三个线圈的电流、电压、功率分别为I1、I2、I3、U1、U2、U3．在下列关系中，正确的是（　　）
    ①U1I1=U2I2+U3I3
    ②$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{n}_{2}}{{n}_{1}}$，$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{{n}_{3}}{{n}_{2}}$
    ③$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}+{I}_{3}}$=$\frac{{n}_{2}+{n}_{3}}{{n}_{1}}$
    ④$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{n}_{1}}{{n}_{2}}$，$\frac{{U}_{2}}{{U}_{3}}$=$\frac{{n}_{2}}{{n}_{3}}$．
    A．①和②B．③和④C．①和④D．②和③

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    17．两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，导轨上端连接着可变电阻R1和定值电阻R2，质量为m的金属杆ab与导轨垂直并接触良好，与导轨、电阻R1和R2形成闭合回路，导轨与金属杆电阻均不计．整个装置处于与导轨平面垂直的水平方向的匀强磁场中．ab杆释放后，下滑一段距离达到匀速运动状态，则关于杆在匀速运动状态时的下列说法正确的是（　　）
    A．当R1=R2时，R2消耗的功率最大
    B．不论R1多大，R2消耗的功率恒定
    C．当R1越大时，R1和R2消耗的总功率越大
    D．不论R1多大，R1和R2消耗的总功率恒定

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    7．如图所示，质量均为1kg的小球a、b在轻弹簧A、B及外力F的作用下处于平衡状态，其中A、B两个弹簧劲度系数均为10N/cm，B弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为60°，A弹簧竖直，g取10m/s2，则以下说法正确的是（　　）
    A．A弹簧长度为1 cm
    B．外力F=10$\sqrt{3}$N
    C．B弹簧的伸长量为4 cm
    D．突然撤去外力F瞬间，b球所受合力不为0

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    14．质量为m的汽车，以速度v通过半径为R的凹形桥的底端时，它对桥的压力为（　　）
    A．m（g+$\frac{{v}^{2}}{R}$）B．m（g-$\frac{v^2}{R}$）C．m（$\frac{v^2}{R}$-g）D．mg

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    11．某实验小组采用图1所示的装置探究“牛顿第二定律”即探究加速度a与合力F、质量M的关系．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．

    （1）为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是平衡摩擦力；
    （2）为使图示中钩码的总重力大小视为细绳的拉力大小，须满足的条件是钩码的总质量远小于小车的总质量（填“大于”、“小于”、“远大于”或“远小于”）．
    （3）一组同学在做小车加速度与小车质量的关系实验时，保持钩码的质量一定，改变小车的总质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与小车的总质量M之间的关系，应作出a与$\frac{1}{M}$的图象．
    （4）甲同学根据测量数据作出的a-F图象如图2所示，说明实验中存在的问题是平衡摩擦力时斜面的倾角过大．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    12．如图，地面上有一个竖直的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道平滑连接而成，圆形轨道的半径为R，A、B分别为其最高点和最低点，物块初始位置离地面的高度为h．一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动，轨道的总质量是7mg．（g为重力加速度）
    （1）若h=3R，小物块滑过B点时对轨道的压力多大？
    （2）要求物块既能通过圆形轨道的最高点，又不使轨道离开地面（FN≠0），求物块初始位置离地面的高度h的取值范围．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案