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16.一个半径为r(r<L)、质量为m、电阻为R的金属圆环,用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点,离O点下方L2处有一宽度为L4,垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示.现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳张直,忽略空气阻力),下摆中金属环所在平面始终垂直磁场,求
(1)金属环在整个过程中产生的焦耳热的大小;
(2)磁场宽度为3L4,长度足够长,如图,求金属环在整个过程中产生的焦耳热的大小.

分析 (1)金属环穿过磁场的过程中,产生感应电流,金属环中产生焦耳热,环的机械能减少,当金属环在磁场下方,不再进入磁场时,环的机械能不变,环稳定摆动,由能量守恒定律可以求出产生的焦耳热.
(2)磁场宽度为3L4时,最终圆环在磁场中来回摆动,由能量守恒定律求焦耳热.

解答 解:(1)当环在磁场下方摆动,不再进入磁场时,摆动稳定,金属环中产的焦耳热等于环减少的机械能,
由能量守恒定律得:
金属环在整个过程中产生的焦耳热 Q=mg(L2+L4+r)=mg(3L4+r).
(2)磁场宽度为3L4时,最终圆环在磁场中来回摆动,由能量守恒定律得:
金属环在整个过程中产生的焦耳热 Q′=mg(L2+r).
答:
(1)金属环在整个过程中产生的焦耳热的大小是mg(3L4+r).
(2)金属环在整个过程中产生的焦耳热是mg(L2+r).

点评 环穿过磁场时机械能转化为焦耳热,环减少的机械能就等于环中产生的焦耳热,分析出圆环的最终状态是关键.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

6.某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验,他的操作步骤:
(1)按图1连接实验装置,其中小车质量M=0.20kg,钩码总质量未知,钩码和细线用拉力传感器连接,传感器用来测量细线的拉力大小.
(2)释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为f=50Hz),打出一条纸带.
(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图2所示.把打下的第一点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.041m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,
d5=0.360m,d6=0.480m…,这次实验中传感器的读数为0.40N,算出打下0点到打下第5点合力做功W=0.176J和打下第5点时的速度大小V5=4.20m/s,用正确的公式Ek=Mf2200d6d42T2 (用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量,算得Ek=0.125J.(结果保留三位有效数字)
(4)此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”,且误差很大.通过反思,他认为产生误差的原因如下,其中正确的是AB.
A.钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太
B.没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
C.释放小车和接通电源的次序有误,使得动能增量的测量值比真实值偏小
D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因.

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7.如图所示,斜面体ABC置于粗糙的水平面上,质量M=20kg,地面与它的动摩擦因数μ=0.2,小木块质量为m=5kg,在BC斜面上以v=0.4m/s的速度匀速下滑,BC斜面倾角θ=37°.求斜面受到地面的静摩擦力.(g=10m/s2

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4.小锐在上学途中沿人行道以v1=2.0m/s速度向一公交车站走去,发现一辆公交车正以v2=15.0m/s的速度从身旁的平直公路同向驶过,此时他们距车站x=50.0m.为了乘上该公交车,当公交车从身旁经过时他立即匀加速向前跑去,加速度a1=2.0m/s2,达到最大速度vm=6.0m/s后匀速前进,假设公交车匀速行速行驶到距车站x0=25.0m处开始匀减速刹车,刚好到车站停下.(不计车长)求:
(1)公交车刹车过程中加速度a2的大小;
(2)公交车至少需在车站停留多长时间小锐才能赶上;
(3)小锐在追赶公交车的过程中与公交车的最大距离.

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

11.(1)在做《研究匀变速直线运动》的实验时,同学甲得到一条纸带,如图1所示,并且每隔四个计时点取一个计数点,已知s1=0.98cm,s3=4.18cm,s4=5.78cm,s5=7.38cm,电磁打点计时器的电源频率为50Hz.求:

①相邻两个计数点间所对应的时间T=0.1s
②连续相等时间内的位移差△x=1.6cm
③打第4个计数点时小车的速度大小v=0.658m/s.
④小车运动的加速度大小a=1.6m/s2
⑤第5计数点和第6计数点之间的距离s6=8.98cm
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①请你代替他描绘出相应的v-t图象,
②并由此图象求得该情况下小车的加速度a=6.0m/s2

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1.如图所示.虚线α、b、c、d、e是电场中的一组等差等势面,实线是一带负电粒子在电场力作用下的运动轨迹,M、N、P、Q分别为运动轨迹与等势面的交点,以下判断正确的是(  )
A.粒子在电场中做匀变速运动
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C.甲和乙的惯性一大D.无法判定哪个物体惯性大

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