如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量m=0.1kg的正方形金屬框總電阻R=0.5Ω,金屬框放在表面絕緣且光滑的斜面頂端(金屬框上邊與重合),自靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與重合),設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為,與此對應(yīng)的位移為s,那么圖象(記錄了線框運(yùn)動(dòng)全部過程)如圖乙所示,已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場方向垂直斜面向上。試問:()

⑴根據(jù)圖象所提供的信息,計(jì)算出金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時(shí)間為多少?

⑵勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大?

⑶現(xiàn)用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金屬框上,使金屬框從斜面底端(金屬框下邊與重合)由靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng),勻速通過磁場區(qū)域后到達(dá)斜面頂端(金屬框上邊與重合)。試計(jì)算恒力F做功的最小值。

 

解:由圖可知,物體運(yùn)動(dòng)分為三段,設(shè)位移分別為、、對應(yīng)的時(shí)間分別為、。

=0.9m     =0                            勻加速運(yùn)動(dòng)

=1.0m     =3m/s                         勻速運(yùn)動(dòng)

=1.6m     初速=3m/s     末速度=5m/s   勻加速運(yùn)動(dòng)

⑴第一段做勻加速運(yùn)動(dòng),由公式得:(1分)

運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:(1分)

第二段做勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:(1分)

第三段做勻加速運(yùn)動(dòng),由公式得:(1分)

運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:(1分)

總時(shí)間為:(2分)

⑵線框通過磁場時(shí),線框做勻速運(yùn)動(dòng),線框受力平衡。

區(qū)域,由牛頓第二定律有:(1分)

穿過磁場區(qū)域時(shí),有: (1分)

所以,(1分)

由題干分析得:線框的寬度=0.5m(1分)

解得:(1分)

⑶設(shè)恒力作用時(shí)金屬框上邊進(jìn)入磁場速度為,由動(dòng)能定理有:

(2分)

線框穿過磁場時(shí),有:(2分)

又由解得:m/s,N(2分)

由于,所以穿過磁場后,撤去外力,物體仍可到達(dá)頂端。

∴力F做功為:

解析:略

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為q的離子,從D點(diǎn)以某一初速度垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場.磁場方向垂直紙面向內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.正離子的初速度方向在紙面內(nèi),與直線AD的夾角為60°.結(jié)果粒子正好穿過AD的垂線上離A點(diǎn)距離為d的小孔C,垂直AC的方向進(jìn)入AC右邊的勻強(qiáng)電場中.電場的方向與AC平行.離子最后打在DA直線上的P點(diǎn).P到A的距離為2d.不計(jì)重力,
求:(1)離子從D到P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)離子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能.

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如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量為M=1kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn),從t=0時(shí)刻開始,物塊在按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F的作用下向右運(yùn)動(dòng),第3s末,物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),且速度剛好為0,第5s末,物塊剛好回到A點(diǎn).物塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,g取10m/s2,則以下說法正確的是( �。�

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精英家教網(wǎng)如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為+q的微粒(不計(jì)重力),初速度為零,經(jīng)兩金屬板間電場加速后,沿y軸射入一個(gè)邊界為矩形的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里.磁場的四條邊界分別是y=0,y=a,x=-1.5a,x=1.5a.兩金屬板間電壓隨時(shí)間均勻增加,如圖乙所示.由于兩金屬板間距很小,微粒在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間極短,可認(rèn)為微粒在加速運(yùn)動(dòng)過程中電場恒定.
(1)求微粒分別從磁場上、下邊界射出時(shí)對應(yīng)的電壓范圍;
(2)微粒從磁場左側(cè)邊界射出時(shí),求微粒的射出速度相對其進(jìn)入磁場時(shí)初速度偏轉(zhuǎn)角度的范圍,并確定在左邊界上出射范圍的寬度d.

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(2008?煙臺一模)如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量q的帶正電微料(重力忽略不計(jì)),從靜止開始經(jīng)電壓U1加速后,沿水平方向進(jìn)入兩等大的水平放置的平行金屬板間,金屬板長為L,兩板間距d=L/4,兩金屬板間的電壓U2=
3
6
U1
,求:

(1)求帶電微粒偏離原來運(yùn)動(dòng)方向的角度θ為多大?
(2)微粒離開偏轉(zhuǎn)電場后接著進(jìn)入一個(gè)按圖乙規(guī)律變化的有界磁場中,磁場左右邊線在豎直方向上,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0,取微粒剛進(jìn)入磁場時(shí)為t=0時(shí)刻,此時(shí)磁場方向垂直于紙面向里,當(dāng)微粒離開磁場的右邊緣后恰好沿豎直方向運(yùn)動(dòng),求該磁場的變化周期T為多大?(微粒在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t<T)

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精英家教網(wǎng)
A、B點(diǎn)為中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn),場強(qiáng)E=1V/mB、由C點(diǎn)到A點(diǎn)物塊的電勢能先減小后變大C、由C點(diǎn)到A點(diǎn),電勢逐漸降低D、B、A兩點(diǎn)間的電勢差為UBA=8.25V

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