如圖（a）所示，斜面傾角為37°，一寬為d=0.43m的有界勻強磁場垂直于斜面向上，磁場邊界與斜面底邊平行．在斜面上由靜止釋放一長方形金屬線框，線框沿斜面下滑，下邊與磁場邊界保持平行．取斜面底部為零勢能面，從線框開始運動到恰好完全進入磁場的過程中，線框的機械能E和位移s之間的關系如圖（b）所示，圖中①、②均為直線段．已知線框的質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為R=0.06Ω，重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）求金屬線框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；
（2）求金屬線框剛進入磁場到恰完全進入磁場所用的時間t；
（3）求金屬線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生焦耳熱的最大功率Pm；
（4）請在圖（c）中定性地畫出：在金屬線框從開始運動到完全穿出磁場的過程中，線框中感應電流I的大小隨時間t變化的圖象．

精英家教網(wǎng)

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（1）根據(jù)功能原理可知，金屬線框減少的機械能=克服摩擦力所做的功
△E1=Wf1=μmgcos37°s1
其中s1=0.36m，△E1=（0.900-0.756）J=0.144J
可解得μ=0.5
（2）金屬線框進入磁場的過程中，減小的機械能等于克服摩擦力和安培力所做的功，機械能仍均勻減小，因此安培力也為恒力，故線框做勻速運動．
由v12=2a s1，其中a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
可解得線框剛進磁場時的速度大小為：υ1=1.2m/s
△E2=Wf2+WA=（f+FA）s2
由圖知：△E2=（0.756-0.666）J=0.09J，f+FA=mgsin37°=0.6N，s2為線框的側(cè)邊長，即線框進入磁場過程運動的距離，可求出s2=0.15m
故t=
s2
v1
=
0.15
1.2
 s=0.125s
（3）線框出剛出磁場時速度最大，線框內(nèi)的焦耳熱功率最大，且 Pm=I2R=
B2L2
v22
R

由v22=v12+2a（d-s2）可求得v2=1.6 m/s
根據(jù)線框勻速進入磁場時，F(xiàn)A+μmgcos37°=mgsin37°，
可求出FA=0.2N，
又因為 FA=BIL=
B2L2v1
R
，可求出B2L2=0.01T2m2
將υ2、B2L2的值代入Pm=
B2L2
v22
R
，可求出Pm=0.43W
（4）圖象如圖所示．
答：（1）求金屬線框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ是0.5；
（2）金屬線框剛進入磁場到恰完全進入磁場所用的時間t為0.125s；
（3）金屬線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生焦耳熱的最大功率Pm是0.43W．
（4）定性地畫出：在金屬線框從開始運動到完全穿出磁場的過程中，線框中感應電流I的大小隨時間t變化的圖象如圖所示．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?廣東）研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（a）所示其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50HZ，紙帶上計數(shù)點的間距如圖（b）所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出．

①部分實驗步驟如下：
A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶
B．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車
C．將小車依靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連
D．把打點計時器固定在平板上，讓紙穿過限位孔
上述實驗步驟的正確順序是：
DCBA
DCBA
（用字母填寫）
②圖（b）中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=
0.1
0.1
s
③計數(shù)點5對應的瞬時速度大小計算式為v5=
s4+s5
2T
s4+s5
2T
．
④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a=
(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)
9T2
(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)
9T2
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?黃浦區(qū)二模）如圖（a）所示，斜面傾角為37°，一寬為d=0.43m的有界勻強磁場垂直于斜面向上，磁場邊界與斜面底邊平行．在斜面上由靜止釋放一長方形金屬線框，線框沿斜面下滑，下邊與磁場邊界保持平行．取斜面底部為零勢能面，從線框開始運動到恰好完全進入磁場的過程中，線框的機械能E和位移s之間的關系如圖（b）所示，圖中①、②均為直線段．已知線框的質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為R=0.06Ω，重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）求金屬線框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；
（2）求金屬線框剛進入磁場到恰完全進入磁場所用的時間t；
（3）求金屬線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生焦耳熱的最大功率Pm；
（4）請在圖（c）中定性地畫出：在金屬線框從開始運動到完全穿出磁場的過程中，線框中感應電流I的大小隨時間t變化的圖象．

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科目：高中物理 來源：2013年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理科綜合能力測試物理（廣東卷帶解析） 題型：實驗題

（1）研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（a）所示其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50Hz。紙帶上計數(shù)點的間距如圖（b）所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。

①部分實驗步驟如下：

A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶
B．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車
C．將小車依靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連
D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔
上述實驗步驟的正確順序是：                        （用字母填寫）
②圖（b）中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=                   s
③計數(shù)點5對應的瞬時速度大小計算式為v5=                。
④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a=              。
（2）圖（a）是測量電阻Rx的原理圖。學生電源輸出電壓可調(diào)，電流表量程選0.6A（內(nèi)阻不計），標有長度刻度的均勻電阻絲ab的總長為30.0cm。

①根據(jù)原理圖連接圖（b）的實物圖。
②斷開S2，合上S1；調(diào)節(jié)電源輸出電壓為3.0V時，單位長度電阻絲的電壓u=          V/cm.記錄此時電流表A1的示數(shù)。
③保持S1閉合，合上S2；滑動c點改變ac的長度L，同時調(diào)節(jié)電源輸出電壓，使電流表A1的示數(shù)與步驟②記錄的值相同，記錄長度L和A2的示數(shù)I。測量6組L和I值，測量數(shù)據(jù)已在圖（c）中標出，寫出Rx與L、I、u的關系式Rx=     ；根據(jù)圖（c）用作圖法算出Rx=    Ω。

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科目：高中物理 來源：2014屆浙江省樂清市高三上學期第一次月考物理試卷（解析版） 題型：填空題

研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（a）所示其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50Hz，紙帶上計數(shù)點的間距如圖（b）所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。

 

①圖（b）中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=              s

②計數(shù)點5對應的瞬時速度大小計算式為v5=                 。

③為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a=         

 

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科目：高中物理 來源：2013年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理科綜合能力測試物理（廣東卷解析版） 題型：實驗題

（1）研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（a）所示其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50Hz。紙帶上計數(shù)點的間距如圖（b）所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。

①部分實驗步驟如下：

A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶

B．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車

C．將小車依靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連

D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔

上述實驗步驟的正確順序是：                        （用字母填寫）

②圖（b）中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=                   s

③計數(shù)點5對應的瞬時速度大小計算式為v5=                。

④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a=              。

（2）圖（a）是測量電阻Rx的原理圖。學生電源輸出電壓可調(diào)，電流表量程選0.6A（內(nèi)阻不計），標有長度刻度的均勻電阻絲ab的總長為30.0cm。

①根據(jù)原理圖連接圖（b）的實物圖。

②斷開S2，合上S1；調(diào)節(jié)電源輸出電壓為3.0V時，單位長度電阻絲的電壓u=          V/cm.記錄此時電流表A1的示數(shù)。

③保持S1閉合，合上S2；滑動c點改變ac的長度L，同時調(diào)節(jié)電源輸出電壓，使電流表A1的示數(shù)與步驟②記錄的值相同，記錄長度L和A2的示數(shù)I。測量6組L和I值，測量數(shù)據(jù)已在圖（c）中標出，寫出Rx與L、I、u的關系式Rx=     ；根據(jù)圖（c）用作圖法算出Rx=    Ω。

 

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