题目内容

(14分)如图所示，轮轴大轮半径为3r，小轮半径为r，大轮边悬挂质量为m的重物，小轮边悬挂“日”字型线框，线框质量也为m，线框竖直边电阻不计，三根横边边长为L，电阻均为R。水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场宽度与线框横边间距相同，均为h，轮轴质量和摩擦不计。从静止释放重物，线框一进入磁场就做匀速运动。

（1）判断“日”字型线框最上面的一条边进入磁场时，流经它的电流方向；

（2）求线框进入磁场的速度大小v；

（3）求刚释放重物时，线框上边与磁场下边缘的距离H；

（4）求线框全部通过磁场的过程中产生的热量Q。

 

【答案】

(1)自右向左(2) v=3mgR/B2L2(3) 45m2gR2/2B4L4(4) Q=6mgh

【解析】

试题分析：（1）电流方向为自右向左                       2分

（2）线框进入磁场就做匀速运动，安培力和重力是同方向的，

线框 T1=FA+mg，重物T2=mg，T1= 3T2；                             1分

FA=2mg                                                          1分

BIL="B[Blv/(R+R/2)" ]L=2mg                                           1分

v=3mgR/B2L2                                                         1分

(3)未进入磁场前，系统机械能守恒：

3mgH-mgH=(1/2)mv2+(1/2)m(3v)2                                       2分

H=5v2/2g=45m2gR2/2B4L4                                               2分

(4) 全部通过磁场过程都是匀速运动，每次都是一条横边切割，电路情况相同，热量来自于安培力做功，FA=2mg                  2分

通过磁场线框发生的位移是3h， 所以Q=6mgh

考点：考查了导体切割磁感线运动

点评：做此类型的题目关键是把握物体在磁场中的运动状态，结合受力分析，运用牛顿第二定律，列式求解

 

练习册系列答案
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（本题14分）如图所示，AB为水平轨道，A、B间距离s=1m，BCD是半径为R=0.2m的竖直半圆形轨道，B为两轨道的连接点，D为轨道的最高点，整个轨道处于竖直向下的匀强电场中，场强大小为E=。一带正电的小物块质量为m=0.5kg，它与水平轨道间的动摩擦因数均为μ=0.1。小物块在F=10N的水平恒力作用下从A点由静止开始运动，到达B点时撤去力F，小物块刚好能到达D点，试求：(g=10m/s2)

（1）撤去F时小物块的速度大小；

（2）在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功。

 

 

 

 

 

 

(14分）如图所示，质量M=0.2kg的长板静止在水平地面上，与地面间动摩擦因数μ1＝0.1，另一质量m=0.1kg的带正电小滑块以v0=8m/s初速滑上长木板，滑块与长木板间动摩擦因数μ2＝0.5，小滑块带电量为q＝2×10－3C，整个运动过程始终处于水平向右的匀强电场中，电场强度E＝1×102N/C，（m/s2）求：

（1）刚开始时小滑块和长板的加速度大小各为多少.

（2）小滑块最后停在距木板左端多远的位置.

（3）整个运动过程中产生的热量.

 

(14分）如图所示，高为0.3m的水平通道内，有一个与之等高的质量为M＝1.2kg表面光滑的立方体，长为L＝0.2m的轻杆下端用铰链连接于O点，O点固定在水平地面上竖直挡板的底部（挡板的宽度可忽略），轻杆的上端连着质量为m＝0.3kg的小球，小球靠在立方体左侧。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

（1）为了使轻杆与水平地面夹角＝37°时立方体平衡且不动，作用在立方体上的水平推力F1应为多大？

（2）若立方体在F2＝4.5N的水平推力作用下从上述位置由静止开始向左运动，则刚要与挡板相碰时其速度多大？

（3）立方体碰到挡板后即停止运动，而轻杆带着小球向左倒下碰地后反弹恰好能回到竖直位置，若小球与地面接触的时间为t＝0.05s，则小球对地面的平均冲击力为多大？

（4）当杆回到竖直位置时撤去F2，杆将靠在立方体左侧渐渐向右倒下，最终立方体在通道内的运动速度多大？

 

（本小题14分）如图所示为车站使用的水平传送带的模型，它的水平传送带的长度为L=8 m，传送带的皮带轮的半径均为R=0．2 m，传送带的上部距地面的高度为h=0．45 m，现有一个旅行包（视为质点）以v0=10 m/s的初速度水平地滑上水平传送带。已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为 µ=0．6． （g取10 m/s2．）试讨论下列问题：

（1）若传送带静止，旅行包滑到B端时，人若没有及时取下，旅行包将从B端滑落。则包的落地点距B端的水平距离为多少?

（2）设皮带轮顺时针匀速转动，并设水平传送带长度仍为8 m，旅行包滑上传送带的初速度恒为10 m/s。当皮带轮的角速度ω值在什么范围内，旅行包落地点距B端的水平距离始终为（1）中所求的水平距离?若皮带轮的角速度ω1=40 rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少?

（3）设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，在图所示的坐标系中画出旅行包落地点距B端的水平距离s随皮带轮的角速度ω变化的图象．

 

（本题14分）如图所示，AB为水平轨道，A、B间距离s=1m，BCD是半径为R=0.2m的竖直半圆形轨道，B为两轨道的连接点，D为轨道的最高点，整个轨道处于竖直向下的匀强电场中，场强大小为E=。一带正电的小物块质量为m=0.5kg，它与水平轨道间的动摩擦因数均为μ=0.1。小物块在F=10N的水平恒力作用下从A点由静止开始运动，到达B点时撤去力F，小物块刚好能到达D点，试求：(g=10m/s2)

（1）撤去F时小物块的速度大小；

（2）在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功。

 

 

 

 

 

 

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