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如图所示,倾角θ=30°、宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T,范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向下.用平行于轨道的牵引力拉一根质量m=0.2kg、电阻R=1Ω放在导轨上的金属棒ab,使之由静止沿轨道向上运动,牵引力做功的功率恒为6W,当金属棒移动2.8m时,获得稳定速度,在此过程中金属棒产生的热量为5.8J,不计导轨电阻及一切摩擦,取g=10m/s2.求:
(1)金属棒达到稳定时速度是多大?
(2)金属棒从静止达到稳定速度时需的时间多长?

【答案】分析:(1)本题和机车以恒定的功率启动类似,当达到稳定速度时,导体棒所受牵引力和阻力相等,根据P=Fv=fv可正确解答.
(2)金属棒做变速运动,不能根据运动学公式求解,由于功率保持不变,外力F做功为W=Pt,因此可以根据功能关系求解,
解答:解:(1)金属棒沿轨道向上运动过程中,受到重力、牵引力、安培力三个力的作用,当三力平衡时,速度达到稳定,此时根据:P=Fv有
=mgsinθ+
代入数据得:v=2m/s.
故金属棒达到稳定时速度是:v=2m/s.
(2)设金属棒从静止达到稳定速度时所需的时间为t,根据动能定理,有:

代入数据解得:t=1.5s.
故金属棒从静止达到稳定速度时需的时间:t=1.5s.
点评:该题中金属棒的运功过程类似前面学习的机车以恒定功率启动的过程,因此学习过程中前后知识要融汇贯通,平时注意加强训练,加深理解.
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,倾角为37°斜面上方有一小球以一定的速度水平抛出,在空中飞行2s后恰好垂直撞在斜面上,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求:
(1)小球抛出后2s时间内下落的高度;
(2)抛出时初速度的大小;
(3)从抛出到落在斜面上过程中小球合位移的大小和方向(结果可以保留根号,方向用位移与水平方向夹角的正切值表示).

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带,传送带正以6m/s的速度运动,运动方向如图所示.一个质量为2kg的物体(物体可以视为质点),从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑,物体经过A点时,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其动能损失.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,物体向左最多能滑到传送带左右两端AB的中点处,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)传送带左右两端AB间的距离L.
(2)上述过程中物体与传送带组成的系统因摩擦产生的热量.
(3)物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度h′.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2007?徐州一模)如图所示,倾角θ=37゜的传送带AB长L=20m,以v=5m/s速度沿顺时针方向匀速转动.质量M=lkg的木块由AB的中点c从静止开始下滑,0.5s后被一颗质量 m=20g的子弹以速度v0=500m/s沿传送带向上正对射入,子弹穿出时的速度u=200m/s.以后每隔1.5s就有一颗质量和速度相同的子弹射人木块.设子弹射穿木块的时间极短,且每次射人时木块对子弹的阻力相同.已知木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,sin37゜=0.60,cos37゜=O.80,g取lOm/s2.求:
(1)在被第二颗子弹击中前.木块离传送带下端A点的最大距离;
(2)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中;
(3)在木块从c点开始运动到最终离开传送带的过程中,子弹、木块和传送带这一系统产生的内能.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2006?松江区二模)如图所示,倾角θ=30°、宽度L=1m的足够长为U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T、范围充分大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.现用一平行导轨的牵引力F,牵引一根质量m=0.2kg、电阻R=1Ω、垂直导轨的金属棒ab,由静止沿导轨向上移动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直,不计导轨电阻及一切摩擦).问:
(1)若牵引力为恒力,且F=9N,求金属棒达到的稳定速度v1
(2)若牵引力功率恒为72W,求金属棒达到的稳定速度v2
(3)若金属棒受向上拉力在斜面导轨上达到某一速度时,突然撒力,此后金属棒又前进了0.48m,其间,即从撒力至棒速为0时止,金属棒发热1.12J.问撒力时棒速v3多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,倾角θ=37°的固定斜面AB长L=18.4m,质量为M=1kg的木块由斜面中点C从静止开始下滑,0.5s后被一颗质量为m=20g的子弹以v0=500m/s沿斜面向上的速度正对射入并穿出,穿出速度u=200m/s.以后每隔1.0s就有一颗子弹射入木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入木块对子弹的阻力相同.已知木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,g取10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)在被第二颗子弹击中前,木块沿斜面向上运动离A点的最大距离?
(2)木块在斜面上最多能被多少颗子弹击中?
(3)在木块从C点开始运动到最终离开斜面的过程中,子弹、木块和斜面一系统所产生的热能是多少?

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