【題目】如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的正方形單匝銅線框，為了檢測出個(gè)別未閉合的不合格線框，讓線框隨傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場區(qū)域（磁場方向垂直于傳送帶平面向下），觀察線框進(jìn)入磁場后是否相對傳送帶滑動(dòng)就能夠檢測出未閉合的不合格線框。已知磁場邊界MN、PQ與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向垂直，MN與PQ間的距離為d，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。各線框質(zhì)量均為m，電阻均為R，邊長均為L（L＜d)；傳送帶以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng)，線框與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。線框在進(jìn)入磁場前與傳送帶的速度相同，且右側(cè)邊平行于MN減速進(jìn)入磁場，當(dāng)閉合線框的右側(cè)邊經(jīng)過邊界PQ時(shí)又恰好與傳送帶的速度相同。設(shè)傳送帶足夠長，且在傳送帶上始終保持右側(cè)邊平行于磁場邊界。對于閉合線框，求：

（1）線框的右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場時(shí)所受安培力的大��；

（2）線框在進(jìn)入磁場的過程中運(yùn)動(dòng)加速度的最大值以及速度的最小值；

（3）從線框右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場到穿出磁場后又相對傳送帶靜止的過程中，傳送帶對該閉合銅線框做的功。

【答案】（1） （2）am=；v=（3）2μmgd

【解析】

試題分析：（1）閉合銅線框右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=BLv0 （1分）

產(chǎn)生的電流I= （1分）

右側(cè)邊所受安培力F=BIL= （1分）

（2）線框以速度v0進(jìn)入磁場，在進(jìn)入磁場的過程中，受安培力而減速運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入磁場后，在摩擦力作用下加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其右側(cè)邊到達(dá)PQ時(shí)速度又恰好等于v0。因此，線框在剛進(jìn)入磁場時(shí)，所受安培力最大，加速度最大，設(shè)為am；線框全部進(jìn)入磁場的瞬間速度最小，設(shè)此時(shí)線框的速度為v。

線框剛進(jìn)入磁場時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有 （1分）

解得am= （1分）

在線框完全進(jìn)入磁場又加速運(yùn)動(dòng)到達(dá)邊界PQ的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有

（1分）

解得 v= （1分）

（3）線框從右側(cè)邊進(jìn)入磁場到運(yùn)動(dòng)至磁場邊界PQ的過程中

線框受摩擦力f=μmg

由功的公式Wf1=fd （1分）

解得 Wf1=μmgd （1分）

閉合線框出磁場與進(jìn)入磁場的受力情況相同，則完全出磁場的瞬間速度為v；在線框完全出磁場后到加速至與傳送帶速度相同的過程中，設(shè)其位移x

由動(dòng)能定理有 （2分）

解得 x=d-L

閉合線框在右側(cè)邊出磁場到與傳送帶共速的過程中位移x'=x+L=d

在此過程中摩擦力做功Wf2=μmgd （1分）

因此，閉合銅線框從剛進(jìn)入磁場到穿出磁場后又相對傳送帶靜止的過程中，傳送帶對閉合銅線框做的功W= Wf1+Wf2=2μmgd （1分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶的一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出并標(biāo)在圖中，單位是cm。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。

(1)設(shè)重物質(zhì)量為m(kg)，重物在2點(diǎn)的速度v2＝________，在5點(diǎn)的速度v5＝________，此過程中動(dòng)能增加量ΔEk＝________，重力勢能減少量ΔEp＝________。由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：________________________________。

(2)重物獲得的動(dòng)能往往________(A．大于　B．小于　C．等于)減少的重力勢能，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是________________。

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖像正確的是(其中ΔEk表示重物動(dòng)能的變化量，Δh表示物體下落的高度)（______）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，滑板運(yùn)動(dòng)員以速度v0從距離地面高度為h的平臺末端水平飛出，落在水平地面上．運(yùn)動(dòng)員和滑板均可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力的影響．下列說法中正確的是（　�。�

A. h一定時(shí)，v0越大，運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長

B. h一定時(shí)，v0越大，運(yùn)動(dòng)員落地瞬間速度越大

C. 運(yùn)動(dòng)員落地瞬間速度與高度h無關(guān)

D. 運(yùn)動(dòng)員落地位置與v0大小無關(guān)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】足夠長的傳送帶與水平方向的傾角為θ，物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連，b的質(zhì)量為m.開始時(shí)，a、b及傳送帶均靜止，且a不受傳送帶摩擦力作用.現(xiàn)讓傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則在b上升h高度(未與滑輪相碰)的過程中 (　　)

A.物塊a的重力勢能減少mgh

B.摩擦力對a做的功等于a機(jī)械能的增量

C.摩擦力對a做的功等于物塊a、b動(dòng)能增量之和

D.任意時(shí)刻，重力對a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，為氫原子的能級圖�，F(xiàn)有大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷。下列說法正確的是（　�。�

A.這些氫原子總共可輻射出6種不同頻率的光子

B.氫原子由躍遷到產(chǎn)生的光子照射到逸出功為6．34eV的金屬鉑上能發(fā)生光電效應(yīng)

C.氫原子由躍遷到產(chǎn)生的光波長最長

D.這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為10．2eV

E.氫原子由躍遷到，電子的動(dòng)能增大，電勢能減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在汽車無極變速器中，存在如圖所示的裝置，A是與B同軸相連的齒輪，C是與D同軸相連的齒輪，A、C、M為相互咬合的齒輪．已知齒輪A、C規(guī)格相同，半徑為R，齒輪B、D規(guī)格也相同，半徑為，齒輪M的半徑為當(dāng)齒輪M如圖方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)以下說法正確的是（ ）

A.齒輪D和齒輪B的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反B.齒輪D和齒輪B的轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比為1：1

C.齒輪M和齒輪B邊緣某點(diǎn)的線速度大小之比為1：1D.齒輪M和齒輪C的角速度大小之比為9：10

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【題目】一束光照射到底面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出，光線分為a、b兩束，如圖所示。下列說法正確的是（　�。�

A.在真空中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度

B.在真空中，遇到障礙物時(shí)a光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象

C.a、b光在涂層表面一定不會發(fā)生全反射

D.在真空中用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距大于b光的條紋間距

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】理想自耦變壓器接入電路中的示意圖如圖甲所示，圖乙是其輸入電壓u的變化規(guī)律。已知滑動(dòng)觸頭在圖示位置時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比為n1：n2=10：1，電阻R=22Ω。下列說法正確的是（　�。�

A.通過R的交流電的頻率為50Hz

B.電流表A2的示數(shù)為2A

C.此時(shí)變壓器的輸入功率為22W

D.將P沿逆時(shí)針方向移動(dòng)一些,電流表A1的示數(shù)變小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】4月1日，由于太陽光不能照射到太陽能電池板上，“玉兔二號”月球車開始進(jìn)入第十六個(gè)月夜休眠期。在之后的半個(gè)月內(nèi)，月球車采用同位素電池為其保暖供電。Pu238是人工放射性元素，可用弱吸收一個(gè)中子得到。Pu238衰變時(shí)只放出射線，其半衰期為88年，則（　�。�

A.Np237吸收中子后放出電子生成Pu238

B.Pu238經(jīng)一次衰變會有兩個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚�(gè)中子

C.Pu238經(jīng)一次衰變形成的新核含有144個(gè)中子

D.Pu238在月球環(huán)境下半衰期會發(fā)生變化

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