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 (Ld)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/s2sin37°=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 

练习册系列答案
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【题目】在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学按照如下步骤进行操作:

a.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,

用图钉把白纸钉在方木板上;

b.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点,细绳的另一端系着绳套;

c.如图甲,用两个弹簧测力计分别钩住绳套,

互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置O,记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向;

d.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1F2的图示,并以F1F2为邻边作平行四边形,画出它们所夹的对角线。

e.只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条, ;并按同一标度作出这个力F的图示;

f.比较F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

①把步骤e中的内容补充完整_____________

②本实验中步骤ce两次拉橡皮条的过程,主要体现了下列哪种科学方法__________

A.理想实验法  B.等效替代法 C.控制变量法  D.建立物理模型法

③下列操作有利于减小实验误差的是_________ (填字母代号)。

A.实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计

B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长,并且要尽量长一些

C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

D.用两弹賛测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差应尽可能大

E.在记录力的方向时,标记同一细绳方向的两点要远些

④图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示,如果没有操作失误,图乙中的F两力中,方向一定沿AO方向的是_________

⑤若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则,他们手中有一些弹性橡皮条(弹力满足胡克定律,劲度系数为k)。如图丙所示,他们将三根橡皮条的一端系在一起,另一端分别系上细线,仍保证橡皮条原长相同,测得原长L0=5.40cm。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上,两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度(在弹性限度内),保持状态不变;如图丁所示,记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置,量出三个端点到结点O的距离分别为L1=9.20cm、L2=8.40cm、L3=7.50cm,请根据他们的实验过程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示,并说明是如何验证的。

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