分析 (1)从如图所示的位置由静止释放物体A,A下降,线框上升的过程中,系统的机械能守恒,即可由机械能守恒定律求出线框到达磁场边界时速度大小.线框进入磁场过程做匀速运动,受力平衡,由共点力的平衡条件可求出磁感应强度B;
(2)线框进入磁场之前做匀加速运动,由运动学位移公式求出运动时间.线框进入磁场过程做匀速运动,由t=$\frac{l}{v}$求出运动时间.完全进入磁场后,此后轻绳拉力消失,线框做竖直上抛运动,由t=$\frac{v}{g}$求出运动到最高点的时间,即可得到总时间;
(3)根据运动的对称性可知,线框从最高点下落至磁场边界时速度大小不变,线框所受安培力大小也不变,因此线框穿出磁场过程还是做匀速运动,离开磁场后做竖直下抛运动.
根据机械能守恒求解线框落地时的速度.
解答 解:(1)设线框到达磁场边界时速度大小为v,由机械能守恒定律可得:
Mg(h-l)=mg(h-l)+$\frac{1}{2}$(M+m)v2…①
代入数据解得:v=2m/s…②
线框的ab边刚进入磁场时,感应电流为:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{Blv}{R}$…③
线框恰好做匀速运动,有:Mg=mg+IBl…④
代入数据,联立解得 B=1T ⑤
(2)线框进入磁场之前做匀加速运动,设运动时间为t1,
则有h-l=$\frac{1}{2}$vt1 …⑥
代入数据解得:t1=0.6s…⑦
线框进入磁场过程做匀速运动,所用时间为:t2=$\frac{l}{v}$=$\frac{0.2}{2}$=0.1s…⑧
此后轻绳拉力消失,线框做竖直上抛运动,到最高点时所用时间为:t3=$\frac{v}{g}$=$\frac{2}{10}$=0.2s…⑨
线框从开始运动到最高点,所用时间为:t=t1+t2+t3=0.9s…⑩
(3)线框从最高点下落至磁场边界时速度大小不变,线框所受安培力大小也不变,即:
IBl=(M-m)g=mg…⑪
因此,线框穿出磁场过程还是做匀速运动,离开磁场后做竖直下抛运动.
由机械能守恒定律可得:$\frac{1}{2}$mvt2=$\frac{1}{2}$mv2+mg(h-l)…⑫
代入数据解得线框落地时的速度 vt=4m/s…⑬
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B是1T.
(2)线框从开始运动到最高点,用了0.9s时间.
(3)线框落地时的速度为4m/s.
点评 本题关键要认真审题,明确物体运动的过程,及过程中受力及力的做功情况,选择合适的规律即可求解.
科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 小球带正电 | |
B. | 若将A极板向左平移少许,电容器的电容将增大 | |
C. | 若将A极板向下平移少许,静电计指针的偏角将减小 | |
D. | 保持电键S闭合,使滑动变阻器滑片向左移动,θ角不变,轻轻将细线剪断,小球将做直线运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 第2s的平均速度为10m/s | |
B. | 后一秒的位移总比前一秒的位移多10m | |
C. | 第7s的位移为245m | |
D. | 前一秒的平均速度总比后一秒的平均速度小10m/s |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | C的向心加速度最小 | B. | B物体受到的摩擦力最大 | ||
C. | 若圆台转速增大时,C比B先滑动 | D. | 若圆台转速增大时,B比A先滑动 |
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