如圖所示，光滑斜面的傾角=30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1=lm，bc邊的邊長l2=0.6m，線框的質(zhì)量m=1kg，電阻R=0.1Ω，線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F=10N．斜面上ef線（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的均勻磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化情況如B-t圖象，時間t是從線框由靜止開始運動時刻起計的．如果線框從靜止開始運動，進入磁場最初一段時間是勻速的，ef線和gh的距離s=5.1m，求：

（1）線框進入磁場時勻速運動的速度v；

（2）ab邊由靜止開始到運動到gh線處所用的時間t；

（3）線框由靜止開始到運動到gh線的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱

 

（1）2m/s（2）1s（3）3.5J

解析:（1）因為線框進入磁場的最初一段時間做勻速運動，

所以線框abcd受力平衡F=mgsinα+FA           

ab邊進入磁場切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢E=Bl1v          

形成的感應(yīng)電流             

受到的安培力                 

F=mgsinα+                   

代入數(shù)據(jù)解得v=2m/s                   

（2）線框abcd進入磁場前時，做勻加速直線運動；進磁場的過程中，做勻速直線運動；進入磁場后到運動到gh線，仍做勻加速直線運動。

線框進入磁場前，線框僅受到細線的拉力F、斜面的支持力和線框重力，由牛頓第二定律得F–mgsinα=ma

線框進入磁場前的加速度=5m/s2    

進磁場前線框的運動時間為          

進磁場過程中勻速運動時間    

線框完全進入磁場后線框受力情況同進入磁場前，所以該階段的加速度仍為a=5m/s2

解得：t3=1s                         

因此ab邊由靜止開始運動到gh線所用的時間為t=t1+t2+t3=1.7s         

（3）              

          

整個運動過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=FAl2+Q1=（F–mgsinθ）l2+Q1=3.5J 

 

本題考查電磁感應(yīng)定律與牛頓運動定律的結(jié)合，當(dāng)線框勻速進入磁場時，分析受力后列受力平衡的公式進行求解，第三問中，感應(yīng)電動勢為一定值，相當(dāng)于直流電，所以可用求產(chǎn)生的焦耳熱

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑斜面與水平面在B點平滑連接，質(zhì)量為0.20kg的物體從斜面上的A點由靜止開始下滑，經(jīng)過B點后進入水平面（設(shè)經(jīng)過B點前后速度大小不變），最后停在水平面上的C點．每隔0.20s通過速度傳感器測量物體的瞬時速度，下表給出了部分測量數(shù)據(jù)．取g=10m/s2．
t/s 0.0 0.2 0.4 … 1.2 1.4 …
v/m?s-1 0.0 1.0 2.0 … 1.1 0.7 …
求：
（1）斜面與水平面的夾角；
（2）物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；
（3）t=0.8時物體的瞬時速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止P點．設(shè)滑塊所受支持力為FN．OF與水平方向的夾角為θ．則F=
mg
tanθ
mg
tanθ
，F(xiàn)N=
mg
sinθ
mg
sinθ
．
（2）一質(zhì)量為M、傾角θ為的斜面體在水平地面上，質(zhì)量為m的小木塊（可視為質(zhì)點）放在斜面上，現(xiàn)用一平行于斜面的、大小恒定的拉力F作用于小木塊，拉力在斜面所在的平面內(nèi)繞小木塊旋轉(zhuǎn)一周的過程中，斜面體和木塊始終保持靜止狀態(tài)，則小木塊受到斜面的最大摩擦力為
F+mgsinθ
F+mgsinθ
，斜面體受到地面的最大摩擦力為
F
F
．
（3）．如圖所示，傾角α=60°的光滑斜面體上有一個小球m被平行于斜面的細繩系于斜面上，斜面體放在水平面上．當(dāng)斜面體以a=g的水平加速度向右作勻加速運動時，繩上的拉力為
2
mg
2
mg
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角為θ=30°，在其上放置一矩形金屬線框abcd，ab的邊長L1=1m，bc的邊長L2=0.6m，線框的質(zhì)量m=1kg，電阻R=0.1Ω，線框通過細線繞過定滑輪與重物相連，細線與斜面平行且靠近．重物質(zhì)量M=2kg，離地面的高度為H=4.8m．斜面上efgh區(qū)域是有界勻強磁場，方向垂直于斜面向上，已知AB到ef的距離為s1=4.2m，ef到gh的距離為s2=0.6m，gh到CD的距離為s3=3.8m，取g=10m/s2．現(xiàn)讓線框從靜止開始運動（開始時刻cd與AB邊重合），發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強磁場區(qū)域，求：

（1）efgh區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B
（2）線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
（3）通過計算分析畫出線框從開始運動到ab邊與CD邊重合過程中線框的v-t圖象．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?溫州二模）如圖所示，光滑絕緣水平面AB與傾角θ=370，長L=6m的絕緣斜面BC在B處圓滑相連，在斜面的C處有一與斜面垂直的彈性絕緣擋板，質(zhì)量m=0.5kg、所帶電荷量q=5x10-5C的絕緣帶電滑塊置于斜面的中點D，整個空間存在水平向右的勻強電場，場強E=2xlO5N/C，現(xiàn)讓滑塊以v0=12m/s的速度沿斜面向上運動．設(shè)滑塊與擋板碰撞前后所帶電荷量不變、速度大小不變，滑塊和斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，求：
（1）滑塊第一次與擋板碰撞時的速度大小；
（2）滑塊第一次與擋板碰撞后能達到左端的最遠點離B點的距離；
（3）滑塊運動的總路程．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=30°，在其上放置一矩形金屬線框abcd，ab的邊長l1=1m，bc的邊長l2=0.6m，線框的質(zhì)量m=1kg，電阻R=0.1Ω，線框通過細線繞過定滑輪與重物相連，細線與斜面平行且靠近；重物質(zhì)量M=2kg，離地面的高度為H=4.8m；斜面上efgh區(qū)域是有界勻強磁場，方向垂直于斜面向上；已知AB到ef的距離為S1=4.2m，ef到gh的距離S2=0.6m，gh到CD的距離為S3=3.8m，取g=10m/s2；現(xiàn)讓線框從靜止開始運動（開始時刻，cd與AB邊重合），發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強磁場區(qū)域，求：
（1）線框進入磁場時的速度v
（2）efgh區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B
（3）線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
（4）線框從開始運動到ab邊與CD邊重合需經(jīng)歷多長時間．

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