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如图所示,相距为d的边界水平的匀强磁场,磁感应强度水平向里、大小为B.质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线圈abcd,将线圈在磁场上方高h处由静止释放,已知cd边刚进入磁场时和cd边刚离开磁场时速度相等,不计空气阻力,则(  )

A.在线圈穿过磁场的整个过程中,克服安培力做功为mgd
B.若L=d,则线圈穿过磁场的整个过程所用时间为 d
C.若L<d,则线圈的最小速度可能为
D.若L<d,则线圈的最小速度可能为
BCD

试题分析:根据能量守恒研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程:动能变化为0,重力势能转化为线框产生的热量,则进入磁场的过程中线圈产生的热量 ,cd边刚进入磁场时速度为边刚离开磁场时速度也为,所以从边刚穿出磁场到边离开磁场的过程,线框产生的热量与从边刚进入磁场到边刚穿出磁场的过程产生的热量相等,所以线圈从边进入磁场到ab边离开磁场的过程,产生的热量Q′=2mgd,感应电流做的功为2mgd,故A错误;线圈刚进入磁场时的速度大小 ,若线圈将匀速通过磁场,所用时间为 ,故B正确;若,线框可能先做减速运动,在完全进入磁场前做匀速运动,因为完全进入磁场时的速度最小,则 ,则最小速度,故C正确;因为进磁场时要减速,即此时的安培力大于重力,速度减小,安培力也减小,当安培力减到等于重力时,线圈做匀速运动,全部进入磁场将做加速运动,设线圈的最小速度为vm,知全部进入磁场的瞬间速度最小.由动能定理,从cd边刚进入磁场到线框完全进入时,则有:,有综上所述,线圈的最小速度为,故D正确。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

(1)验证“力的平行四边形法则”实验如图所示,A为固定橡皮的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB、OC为细绳子,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.图甲中弹簧秤B的读数为______N;图乙中的F和两力中,方向一定沿OA方向的是______;本实验采用的科学方法是______.
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

(2)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图丙中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
时刻t2t3t4t5
速度(m/s)5.595.084.58
①由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=______m/s.
②从t2到t5时间内,重力势能增量△Ep=______J,动能减少量△Ek=______J.
③在误差允许的范围内,若△Ep与△Ek近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得△Ep______△Ek(选填“>”“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是______.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

用如图实验装置验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录下挡光时间t,测出AB之间的距离h.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.
(1)为了验证机械能守恒定律,还需要测量下列哪些物理量______(填选项前的字母)
A.A点与地面间的距离H B.小铁球的直径d
C.小铁球从A到B的下落时间tAB D.小铁球的质量m
(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=______.若下落过程中机械能守恒,则h与
1
t2
的关系式为h=______.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”.打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.

(1)下面是他实验时的操作步骤:
A.按照图1所示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放纸带,然后再接通电源;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能;
G.改换纸带,重做几次.
其中没有必要或操作不恰当的步骤是______;
(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图2所示,那么:
①纸带的______(左、右)端与重物相连
②从打下计数点A到打下计数点C的过程中重力势能的减少量△Ep=______(保留两位有效数字);
③猜测:动能的增加量△Ek最有可能______势能的减少量△Ep(填“>、=、<).
(3)重锤在下落的过程中,如果所受阻力均忽略不计,h代表下落的距离,Ek代表动能,EP代表势能,
E代表机械能,以水平桌面为参考面,下列图象不正确的是______.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

在“验证机械能守恒”的实验中,有下述A至F六个步骤:
A.将打点计时器竖直固定在铁架台上
B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落
C.取下纸带,更换新纸带,重新做实验
D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带,让重物靠近打点计时器
E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…hn.,计算出对应瞬时速度v1、v2、v3…vn
F.分别计算出
1
2
mvn2和mghn,在误差范围内看是否相等
(1)以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是______.
(2)计算表明,总有
1
2
mvn2______mghn(填“>”“=”或“<”),原因是______.
(3)实验操作正确,能得出实验结论______.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,倾角为θ=30°、足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L1=0.4m,B1=5T的匀强磁场垂直导轨平面向上。一质量m=1.6kg的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,其电阻r=1Ω。金属导轨上端连接右侧电路,R1=1Ω,R2=1.5Ω。R2两端通过细导线连接质量M=0.6kg的正方形金属框cdef,每根细导线能承受的最大拉力Fm=3.6N,正方形边长L2=0.2 m,每条边电阻r0=1Ω,金属框处在一方向垂直纸面向里、B2=3T的匀强磁场中。现将金属棒由静止释放,不计其他电阻及滑轮摩擦,取g=10m/s2。求:

(1)电键S断开时棒ab下滑过程中的最大速度vm
(2)电键S闭合,细导线刚好被拉断时棒ab的速度v;
(3)若电键S闭合后,从棒ab释放到细导线被拉断的过程中棒ab上产生的电热Q=2J,此过程中棒ab下滑的高度h。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,质量为M的平板小车静止在光滑的水乎地面上,小车左端放一个质量为m的木块,车的右端固定一个轻质弹簧,现给木块一个水平向右的瞬时冲量I,木块便沿小车向右滑行,在与弹簧相碰后又沿原路返回,并且恰好能到达小车的左端。试求:

①木块返回到小车左端时小车的动能;
②弹簧获得的最大弹性势能。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(9分)如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞,B、C的上表面相平且B、C不粘连,A滑上C后恰好能到达C板的最右端,已知A、B、C质量均相等,木板C长为L,求

①A物体的最终速度
②A在木板C上滑行的时间

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,质量为M=4kg的木板静置于足够大的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ=0.01,板上最左端停放着质量为m=1kg可视为质点的电动小车,车与木板右端的固定挡板相距L=5m。现通电使小车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动,经时间t=2s,车与挡板相碰,车与挡板粘合在一起,碰撞时间极短且碰后自动切断小车的电源。(计算中取最大静摩擦力等于动摩擦力,并取g=10m/s2。)

(1)试通过计算说明:车与挡板相碰前,木板相对地面是静止还是运动的?
(2)求出小车与挡板碰撞前,车的速率v1和板的速率v2
(3)求出碰后木板在水平地面上滑动的距离S。

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