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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网如图所示，光滑斜面的倾角θ=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长为1m，bc边的边长为0.8m，线框的质量M=4kg，电阻为0.1Ω，线框通过细线绕过光滑的定滑轮与重物相连，滑轮的质量不计，重物的质量m=lkg，斜面上ef和曲线为斜面上有界匀强磁场的边界，与斜面的底边平行，ef和曲线的间距为1.8m，磁场方向垂直于斜面向上，B=0.5T，开始cd边离gh边的距离为2.25m，由静止释放，线框恰好能匀速穿过ef边界，线框滑动过程中cd边始终与底边平行，求：（设斜面足够长，重物m不会与滑轮接触，g取10m/s2） 
    （1）线框cd边刚进入磁场时速度的大小．
    （2）线框进入磁场过程中通过线框的电量．
    （3）线框进入磁场过程中在线框中产生的焦耳热．
    分析：（1）在进入磁场之前，M和m组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律求出线框cd边刚进入磁场时的速度大小．
    （2）通过法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律，根据q=It求出线框进入磁场过程中通过线框的电量．
    （3）抓住线框恰好能匀速穿过ef边界，根据平衡求出此时的速度，线框全部在磁场中运动时，系统机械能守恒，根据机械能守恒定律求出线框全部进入磁场时的速度，根据能量守恒定律求出线框进入磁场过程中在线框中产生的焦耳热．
    解答：解：（1）设M下落的高度h1=2.25×sin30°m，m上升的高度h2=2.25m．则M和m系统机械能守恒，则：
    Mgh1-mgh2=
    1
    2
    (M+m)v2       ①
    线框刚进入磁场时的速度：v=3m/s．    ②
    （2）线框进入磁场的过程中产生的感应电流的平均值为I，磁通量的变化量为△Φ，变化的时间为△t，感应电动势为E，通过线框的电荷量为q，则有：
    q=I△t   ③
    I=
    E
    R
         ④
    E=
    △Φ
    △t
        ⑤
    由③④⑤式得，q=4C．    ⑥
    （3）当线框在匀速穿过ef边界时，设速度为v1，由平衡知：
    Mgsinα-mg-BIL=0       ⑦
    I=
    BLv1
    R
        ⑧
    由⑦⑧式得，v1=4m/s．⑨
    设线框完全进入磁场时的速度为v2，下滑高度为H，重物上升的高度为 h，则：
    MgH-mgh=
    1
    2
    (m+M)v12-
    1
    2
    (m+M)v22         ⑩
    得v2=2
    		3
    m/s    ．
    从线框开始进入磁场到完全进入磁场的过程中，下滑的高度为H1，重物上升的高度为h3．此过程线框产生的焦耳热为Q′，由功能关系得，
    1
    2
    (m+M)v22-
    1
    2
    (m+M)v2    =MgH1-mgh3-Q′
    得Q′=0.5J．
    答：（1）线框cd边刚进入磁场时速度的大小为3m/s．
    （2）线框进入磁场过程中通过线框的电量为4C．
    （3）线框进入磁场过程中在线框中产生的焦耳热为0.5J．
    点评：本题考查了电磁感应与力学和能量的综合，涉及到共点力平衡、能量守恒定律、机械能守恒定律、闭合电路欧姆定律等，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强这方面的训练．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，光滑斜面与水平面在B点平滑连接，质量为0.20kg的物体从斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在水平面上的C点．每隔0.20s通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据．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）斜面与水平面的夹角；
    （2）物体与斜面间的动摩擦因数；
    （3）t=0.8时物体的瞬时速度．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （1）如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点．设滑块所受支持力为FN．OF与水平方向的夹角为θ．则F=
    mg
    tanθ
    mg
    tanθ
    ，FN=
    mg
    sinθ
    mg
    sinθ
    ．
    （2）一质量为M、倾角θ为的斜面体在水平地面上，质量为m的小木块（可视为质点）放在斜面上，现用一平行于斜面的、大小恒定的拉力F作用于小木块，拉力在斜面所在的平面内绕小木块旋转一周的过程中，斜面体和木块始终保持静止状态，则小木块受到斜面的最大摩擦力为
    F+mgsinθ
    F+mgsinθ
    ，斜面体受到地面的最大摩擦力为
    F
    F
    ．
    （3）．如图所示，倾角α=60°的光滑斜面体上有一个小球m被平行于斜面的细绳系于斜面上，斜面体放在水平面上．当斜面体以a=g的水平加速度向右作匀加速运动时，绳上的拉力为
    		2
    mg
    		2
    mg
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，光滑矩形斜面ABCD的倾角为θ=30°，在其上放置一矩形金属线框abcd，ab的边长L1=1m，bc的边长L2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线绕过定滑轮与重物相连，细线与斜面平行且靠近．重物质量M=2kg，离地面的高度为H=4.8m．斜面上efgh区域是有界匀强磁场，方向垂直于斜面向上，已知AB到ef的距离为s1=4.2m，ef到gh的距离为s2=0.6m，gh到CD的距离为s3=3.8m，取g=10m/s2．现让线框从静止开始运动（开始时刻cd与AB边重合），发现线框匀速穿过匀强磁场区域，求：

    （1）efgh区域内匀强磁场的磁感应强度B
    （2）线框在通过磁场区域过程中产生的焦耳热Q
    （3）通过计算分析画出线框从开始运动到ab边与CD边重合过程中线框的v-t图象．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2011?温州二模）如图所示，光滑绝缘水平面AB与倾角θ=370，长L=6m的绝缘斜面BC在B处圆滑相连，在斜面的C处有一与斜面垂直的弹性绝缘挡板，质量m=0.5kg、所带电荷量q=5x10-5C的绝缘带电滑块置于斜面的中点D，整个空间存在水平向右的匀强电场，场强E=2xlO5N/C，现让滑块以v0=12m/s的速度沿斜面向上运动．设滑块与挡板碰撞前后所带电荷量不变、速度大小不变，滑块和斜面间的动摩擦因数μ=0.1，求：
    （1）滑块第一次与挡板碰撞时的速度大小；
    （2）滑块第一次与挡板碰撞后能达到左端的最远点离B点的距离；
    （3）滑块运动的总路程．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，光滑矩形斜面ABCD的倾角θ=30°，在其上放置一矩形金属线框abcd，ab的边长l1=1m，bc的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线绕过定滑轮与重物相连，细线与斜面平行且靠近；重物质量M=2kg，离地面的高度为H=4.8m；斜面上efgh区域是有界匀强磁场，方向垂直于斜面向上；已知AB到ef的距离为S1=4.2m，ef到gh的距离S2=0.6m，gh到CD的距离为S3=3.8m，取g=10m/s2；现让线框从静止开始运动（开始时刻，cd与AB边重合），发现线框匀速穿过匀强磁场区域，求：
    （1）线框进入磁场时的速度v
    （2）efgh区域内匀强磁场的磁感应强度B
    （3）线框在通过磁场区域过程中产生的焦耳热Q
    （4）线框从开始运动到ab边与CD边重合需经历多长时间．

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