(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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(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,光滑绝缘水平面AB与倾角θ=37°,长L=5m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=5×10-5C的绝缘带电小滑块(可看做质点)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×l05N/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,(g取10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.8)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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(19分) 如图所示,在一倾角为370的绝缘斜面下端O,固定有垂直于斜面的绝缘挡板。斜面ON段粗糙,长度s=0.02m,NM段光滑,长度L=0.5m。在斜面的所在区域有竖直向下的匀强电场,场强为2×lo5 N/C。有一小滑块质量为2×10-3 kg,带正电,电量为 1×l0-7C,小滑块与ON段表面的动摩擦因数为0.75。将小滑块从M点由静止释放,在运动过程中没有电量损失,与挡板相碰后原速返回。已知,,g取 l0m/s2.求:
(1)小滑块第一次过N点的速度大小;
(2)小滑块最后停在距离挡板多远的位置;
(3)小滑块在斜面上运动的总路程。
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如图所示,一倾角为θ=37°的光滑斜面固定在地面上,斜面长度s0=3.0m,斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板。在斜面顶端由静止释放一质量m=0.10kg的小物块。当小物块与挡板第一次碰撞后,能沿斜面上滑的最大距离s=0.75m。已知小物块第一次与挡板碰撞过程中从接触到离开所用时间为0.10s,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小;
(2)小物块第一次与挡板撞击过程中损失的机械能;
(3)小物块第一次与挡板撞击过程中受到挡板的平均作用力。
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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,倾角为37°的斜面固定在地面上,斜面的末端有一垂直于斜面的弹性挡板c,滑块与挡板c相碰后的速率等于碰前的速率,斜面上铺了一层特殊物质,该物质在滑块上滑时对滑块不产生摩擦力,下滑时对滑块有摩擦且动摩擦因数处处相同。现有一质量为M=0.9kg的滑块沿斜面上滑,到达最高点b时的速度恰好为零,此时恰好与从a点水平抛出的质量为m=0.1kg的小球在沿斜面方向上发生弹性碰撞,且滑块与弹性挡板c碰后恰好反弹回到b点。已知a点和b点距地面的高度分别为H=2.4m,h=0.6m(取g=10m/s2)。求:
(1)小球做平抛运动的初速度大小;
(2)斜面与滑块间的动摩擦因数;
(3)从与小球碰撞到最后停止,滑块在斜面上通过的总路程。
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如图所示,倾角为37°的斜面固定在地面上,斜面的末端有一垂直于斜面的弹性挡板c,滑块与挡板c相碰后的速率等于碰前的速率,斜面上铺了一层特殊物质,该物质在滑块上滑时对滑块不产生摩擦力,下滑时对滑块有摩擦且动摩擦因数处处相同。现有一质量为M=0.9kg的滑块沿斜面上滑,到达最高点b时的速度恰好为零,此时恰好与从a点水平抛出的质量为m=0.1kg的小球在沿斜面方向上发生弹性碰撞,且滑块与弹性挡板c碰后恰好反弹回到b点。已知a点和b点距地面的高度分别为H=2.4m,h=0.6m(取g=10m/s2)。求:
(1)小球做平抛运动的初速度大小;
(2)斜面与滑块间的动摩擦因数;
(3)从与小球碰撞到最后停止,滑块在斜面上通过的总路程。
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