题目内容

【题目】如图(a)所示为磁悬浮列车模型,质量M=1kg的绝缘板底座静止在动摩擦因数μ1=0.1的粗糙水平地面上.位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源,其质量m=1kg,边长为1m,电阻为Ω.与绝缘板间的动摩擦因数μ2=0.4OO′ADBC的中线.在金属框内有可随金属框同步移动的磁场,OO′CD区域内磁场如图(b)所示,CD恰在磁场边缘以外;OO′BA区域内磁场如图(c)所示,AB恰在磁场边缘以内(g=10m/s2).若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

1)若金属框固定在绝缘板上,则金属框从静止释放后,其整体加速度为多少?

2)若金属框不固定,金属框的加速度又为多少?此时绝缘板是否静止,若不静止,其加速度又是多少?

【答案】1)若金属框固定在绝缘板上,则金属框从静止释放后,其整体加速度为3 m/s2

2)若金属框不固定,金属框的加速度又为4 m/s2此时绝缘板不静止,其加速度又是2 m/s2

【解析】试题分析:(1)若金属框固定在绝缘板上,由题意得:

E=SABCD=1××1×1 V="0.5" V

则电流为:I=="8" A

那么安培力为:FAB=B2IL="8" N

取绝缘板和金属框整体进行受力分析,由牛顿第二定律有:

FAB﹣μ1M+mg=M+ma

解得:a="3" m/s2

2)若金属框不固定,对金属框进行受力分析,假设其相对绝缘板滑动,有:

Ff12mg=0.4×1×10 N="4" N

对金属框应用牛顿第二定律得:FAB﹣Ff1=ma1a1="4" m/s2

对绝缘板应用牛顿第二定律得:Ff1﹣Ff2=Ma2Ff21M+mg="2" N

解得:a2="2" m/s2

a1a2,假设正确.

金属框、绝缘板的加速度分别为4 m/s22 m/s2

练习册系列答案
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【题目】某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系。利用力传感器测量细线上的拉力。按照如下步骤操作:

安装好打点计时器和纸带,调整导轨的倾斜程度,平衡小车摩擦力;

细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮,与力传感器相连,动滑轮上挂上一定质量的钩码,将小车拉到靠近打点计时器的一端;

打开力传感器并接通打点计时器的电源频率为50 Hz的交流电源

释放小车,使小车在轨道上做匀加速直线运动;

关闭传感器,记录下力传感器的示数F;通过分析纸带得到小车加速度a

改变钩码的质量,重复步骤①②③④⑤

作出a-F图象,得到实验结论。

1某学校使用的是电磁式打点计时器,在释放小车前,老师拍下了几个同学实验装置的部分细节图,下列图中操作不正确的是

2本实验在操作中是否要满足钩码的质量远远小于小车的质量? 填写需要不需要;某次释放小车后,力传感器示数为F,通过天平测得小车的质量为M,动滑轮和钩码的总质量为m,不计滑轮的摩擦,则小车的加速度理论上应等于

A B

C D

3下图是某次实验测得的纸带的一段,可以判断纸带的 端与小车连接,在打点计时器打下计数点6时,钩码的瞬时速度大小为 m/s保留两位有效数字

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