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2011届湖北省天门市高三第一次模拟理科综合物理部分

年级:高考     类型:2011年高考物理一模    年份:2011年

13.

【题文】如图甲所示,一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω,金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上边与重合),自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与重合),设金属框在下滑过程中的速度为,与此对应的位移为s,那么图象(记录了线框运动全部过程)如图乙所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上。试问:()

⑴根据图象所提供的信息,计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少?
⑵匀强磁场的磁感应强度多大?
⑶现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上,使金属框从斜面底端(金属框下边与重合)由静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后到达斜面顶端(金属框上边与重合)。试计算恒力F做功的最小值。

答案

【答案】解:由图可知,物体运动分为三段,设位移分别为对应的时间分别为
="0.9m" ="0" 匀加速运动
="1.0m" ="3m/s" 匀速运动
="1.6m" 初速="3m/s" 末速度="5m/s" 匀加速运动
⑴第一段做匀加速运动,由公式得:(1分)
运动时间为:(1分)
第二段做匀速运动,运动时间为:(1分)
第三段做匀加速运动,由公式得:(1分)
运动时间为:(1分)
总时间为:(2分)
⑵线框通过磁场时,线框做匀速运动,线框受力平衡。
区域,由牛顿第二定律有:(1分)
穿过磁场区域时,有:(1分)

所以,(1分)
由题干分析得:线框的宽度=0.5m(1分)
解得:(1分)
⑶设恒力作用时金属框上边进入磁场速度为,由动能定理有:
(2分)
线框穿过磁场时,有:(2分)
又由解得:m/s,N(2分)
由于,所以穿过磁场后,撤去外力,物体仍可到达顶端。
∴力F做功为:

解析

【解析】略

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