题目内容
【题目】如图,倾角为θ=37°的斜面上存在有界的磁场,磁场的上、下边界水平,相距为d=0.356m,磁感应强度大小为B=1.00T,方向垂直斜面向上。在斜面上距离磁场上边界为2L=0.400m处由静止释放一个匝数N=5、质量为m=0.125kg、电阻为R=2.00Ω、边长为L=0.200m (L<d)的正方形细小导线框,导线框与斜面间的动摩擦因数为μ=0.350。已知导线框下边刚进入磁场时的速度和下边刚离开磁场时的速度相同,运动过程中导线框下边保持水平,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6。求
⑴线框下边刚进入磁场时,线框的加速度a的大小
⑵线框穿越磁场的过程中的最小速度的大小
⑶线框穿越磁场的过程中产生的总焦耳热Q
【答案】(1) (2) (3)
【解析】试题分析:设线框进入磁场时的速度为v0,由动能定理可得速度,再根据牛顿第二定律可得加速度;当线框全进磁场后将再次加速,故线框全进磁场瞬间速度为最小值,由能量转化和守恒定律得最小速度和总热量。
⑴设线框进入磁场时的速度为v0,由动能定理可得
代入数据解得:
进入磁场瞬间线框受安培力
线框进入磁场的瞬间,由牛顿第二定律得:
代入数据解得加速度为:,方向沿斜面向上
⑵当线框全进磁场后将再次加速,故线框全进磁场瞬间速度为最小值
由题意和对称性可知:当线框下边到达磁场下边界时的速度为,线框全部出磁场的瞬间的速度为最小值
设线框进入磁场的过程中产生的焦耳热为,由能量转化和守恒定律得
对线框全部进入磁场的瞬间到全部离开磁场的瞬间,由能量转化和守恒定律得
联立解得:
⑶故线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热为
【题目】利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验,从图示位置开始释放重锤。
(1)请指出图甲中的错误及不妥之处(只需写出两处)。
① ② ;
(2)改进实验中错误及不妥之处后,某同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第一个打点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表:
计数点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
h(m) | 0.124 | 0.194 | 0.279 | 0.380 | 0.497 | 0.630 | 0.777 |
v(m/s) | 1.94 | 2.33 | 2.73 | 3.13 | 3.50 | ||
v2(m2/s2) | 3.76 | 5.43 | 7.45 | 9.80 | 12.30 |
请在图乙坐标中,描点作出v2~h图线;由图线可知,重锤下落的加速度g′= m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g= 9.80m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重锺机械能守恒的依据 .
(3)某同学选用两个形状相同质量不同的重物a和b进行实验测得几组数据,画出的图象如图丙所示,求出图线的斜率k,由图象可知a的质量m1 b的质量m2(选填“大于”或“小于”)。造成以上原因是实验过程中存在各种阻力,已知实验所用重物的质量m2=0.052kg,当地重力加速度g=9.78m/s2,则重物所受的平均阻力f= N。(结果保留两位有效数字)