高三物理解答题中等难度题
(19分)如图甲所示,表面绝缘、倾角=30的斜面固定在水平地面上,斜面的顶端固定有弹性挡板,挡板垂直于斜面,并与斜面底边平行。斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域,其边界与斜面底边平行,磁场方向垂直斜面向上,磁场上边界到挡板的距离s=0.55m。一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25的单匝矩形闭合金属框abcd,放在斜面的底端,其中ab边与斜面底边重合,ab边长L=0.50m。从t=0时刻开始,线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下,从静止开始运动,当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力,线框继续向上运动,并与挡板发生碰撞,碰撞过程的时间可忽略不计,且没有机械能损失。线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面,且保持ab边与斜面底边平行,线框与斜面之间的动摩擦因数=/3,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求线框受到的拉力F的大小;
(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)已知线框向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化规律满足v=v0-(式中v0为线框向下运动ab边刚进入磁场时的速度大小,x为线框ab边进入磁场后对磁场上边界的位移大小),求线框在斜面上运动的整个过程中产生的焦耳热Q。
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如图甲所示,表面绝缘,倾角=30°的足够长的斜面固定在水平地面上,斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域,其边界与斜面底边平行,磁场方向垂直斜面向上,一个质量m=0.10kg,总电阻R=0.25Ω的单匝矩形闭合金属框abcd放在斜面的底端,其中ab边与斜面底边重合,ab边L=0.50m,从t=0时刻开始,线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下,从静止开始运动,当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力,让线框自由滑动,线框运动速度与时间的关系如图乙所示,已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面,且保持ab边与斜面底边平行,线框与斜面之间的动摩擦因数,重力加速度,求:
(1)线框受到的拉力F的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)线框在斜面上运动的过程中克服摩擦所做的功和回路产生的电热。
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如图所示,光滑固定斜面的倾角为37°,QN垂直于斜面水平底边PQ,斜面上固定一个既垂直于斜面又垂直于QN的粗糙挡板.质量为m的小物块A置于挡板与斜面间,A与挡板间的动摩擦因数为μ,今施加平行于挡板和斜面的水平推力F,物块可沿挡板匀速滑动,则物块
A.受斜面支持力N1=mgcos37°
B.所受挡板支持力N2=mgcos37°
C.所受推力F=μmgcos37°
D.所受推力F=μmgsin37°
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如图所示,光滑绝缘水平面AB与倾角θ= 370,长L=5m的固定绝缘斜面BC在B处圆滑相连,在斜面的C处有一与斜而垂直的弹性绝缘挡板,质量m=0. 5 kg、带电荷量q=+5×10-5C的绝缘带电小滑块(可看作质点)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=2×105N/C,现让滑块以v0=14m/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,(g取10m/s2,sin370= 0.6,cos370=0.8)求:
(1)滑块沿斜面向上运动的加速大小;
(2)滑块运动的总路程。
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如图所示,倾角为30的斜面固定在水平地面上。两根相同的光滑细钉(大小不计)垂直斜面对称固定在斜面底边中垂线OO'的两侧,相距,将一遵循胡克定律、劲度系数为k的轻质弹性绳套套在两个细钉上时,弹性绳恰好处于自然伸长状态。现将一物块通过光滑轻质挂钩挂在绳上并置于斜面上的A位置,物块在沿斜面向下的外力作用下才能缓慢沿OO'向下移动。当物块运动至B位置时撤去外力,物块处于静止状态。已知AB=,轻绳始终与斜面平行,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是
A.在移动物块的过程中,斜面对物体的作用力保持不变
B.物块到达B位置时,弹性绳的张力大小为
C.撤去外力后,物块在B位置受到的摩擦力可能大于
D.物体从A位置到达B位置的过程中,物体与弹性绳系统机械能守恒
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如图所示,倾角为30°的斜面固定在水平地面上,两根相同的光滑细钉(大小不计)垂直斜面对称固定在斜面底边中垂线的两侧,相距l,将一遵循胡克定律、劲度系数为k的轻质弹性绳套套在两个细钉上时,弹性绳恰好处于自然伸长状态.现将一物块通过光滑轻质挂钩挂在绳上并置于斜面上的A位置,物块在沿斜面向下的外力作用下才能缓慢沿向下移动.当物块运动至B位置时撤去外力,物块处于静止状态。已知,轻绳始终与斜面平行,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法中正确的是
A. 在移动物块的过程中,斜面对物体的作用力保持不变
B. 物块到达B位置时,弹性绳的张力大小为
C. 撤去外力后,物块在B位置受到的摩擦力可能大于
D. 物体从A位置到达B位置的过程中,物块与弹性绳系统机械能守恒
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如图所示,倾角为30°的斜面固定在水平地面上,两根相同的光滑细钉(大小不计)垂直斜面对称固定在斜面底边中垂线的两侧,相距l,将一遵循胡克定律、劲度系数为k的轻质弹性绳套套在两个细钉上时,弹性绳恰好处于自然伸长状态.现将一物块通过光滑轻质挂钩挂在绳上并置于斜面上的A位置,物块在沿斜面向下的外力作用下才能缓慢沿向下移动。当物块运动至B位置时撤去外力,物块处于静止状态。已知,轻绳始终与斜面平行,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法中正确的是
A. 在移动物块的过程中,斜面对物体的作用力保持不变
B. 物块到达B位置时,弹性绳的张力大小为
C. 撤去外力后,物块在B位置受到的摩擦力可能大于
D. 物体从A位置到达B位置的过程中,物块与弹性绳系统机械能守恒
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如图所示,倾角为30°的斜面固定在水平地面上.两根相同的光滑细钉(大小不计)垂直斜面对称固定在斜面底边中垂线OO′的两侧,相距l,将一遵循胡克定律、劲度系数为k的轻质弹性绳套套在两个细钉上时,弹性绳恰好处于自然伸长状态.现将一物块通过光滑轻质挂钩挂在绳上并置于斜面上的A位置,物块在沿斜面向下的外力作用下才能缓慢沿OO′向下移动.当物块运动至B位置时撤去外力,物块处于静止状态.已知AB=l,轻绳始终与斜面平行,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 在移动物块的过程中,斜面对物体的作用力保持不变
B. 物块到达B位置时,弹性绳的张力大小为kl
C. 撤去外力后,物块在B位置受到的摩擦力可能大于
D. 物体从A位置到达B位置的过程中,物体与弹性绳系统机械能守恒
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倾角为37°的绝缘斜面固定在水平地面上,在斜面内存在一宽度d=0.28 m的有界匀 强磁场,边界与斜面底边平行,磁场方向垂直斜面向上,如图甲所示。在斜面上由静止释放一质量m=0.1 kg,电阻R=0.06Ω的正方形金属线框abcd,线框沿斜面下滑穿过磁场区域,线 框从开始运动到完全进入磁场过程中的图象如图乙所示。已知整个过程中线框底边bc始终 与磁场边界保持平行,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6.cos 37°=0.8。
(1)求金属线框与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)求金属线框穿越该匀强磁场的过程中,线框中产生焦耳热的最大功率Pm;
(3)若线框bc边出磁场时,磁感应强度开始随时间变化,且此时记为t=0时刻。为使线框出磁场的过程中始终无感应电流,求从t=0时刻开始,磁感应强度B随时间t变化的关系式。
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