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如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁...

如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L,磁感应强度为B。一个质量为m、匝数为N、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行,导线框总电阻为Rt=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v0。经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置II),导线框的速度刚好为零。

1)求导线框在位置I时的加速度大小;

2)求从位置I到位置II的过程中,导线框中的焦耳热;

3)定性画出导线框从位置I到再次回到位置I时速度随时间变化图象;

4)上升阶段和下降阶段导线框克服安培力做功分别为W1W2,试判断W1W2的大小关系,并简述判断依据。

 

(1)a1=g+v0;(2)Q=mv02-2mgL;(3);(4)W1W2 【解析】 (1)线圈在位置Ⅰ时:由牛顿第二定律: ; ; 联立解得: (2)导线框从位置I到位置II的过程中由能量关系: 解得 (3)由可知,线圈向上运动过程中做加速度减小的变减速运动;同理下落过程中做加速度减小的变加速运动,则运动图像如图; (4)根据能量守恒定律可知,线框经过同一位置时:上升的速率大于下降的速率,上升过程的安培力大小较大,而位移大小相等,所以上升过程中比下降过程中克服安培力做的功多,即W1W2.  
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如图所示是一种叫“蹦极跳”的运动。跳跃者用弹性长绳一端绑在脚踝关节处,另一端固定在距地面几十米高处,然后从该高处自由跳下。某人做蹦极运动时,从起跳开始计时,他对弹性长绳的弹力F随时间t变化为如图所示的曲线。为研究方便,不计弹性长绳的重力,忽略跳跃者所受的空气阻力,并假设他仅在竖直方向运动,重力加速度g10m/s2。根据图中信息求:

(1)该跳跃者在此次跳跃过程中的最大加速度;

(2)该跳跃者所用弹性绳的原长;

(3)假设跳跃者的机械能都损耗于与弹性绳相互作用过程中。试估算,为使该跳跃者第一次弹回时能到达与起跳点等高处,需要给他多大的初速度。

 

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学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,某组同学在一次实验中,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图(b)所示。图象的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示小球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题

(1)在图(a)所示的实验装置中,固定于小球下端、宽度为△s,且不透光的薄片J_________,传感器K的名称是__________

(2)在图(b)所示的图象中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是__________(按顺序填写相应图线所对应的文字)。

(3)根据图(b)所示的实验图象,可以得出的结论是______________________________

 

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调节水龙头,让水一滴一滴地流出,在水龙头的正下方放一个盘子,调整盘子的高度,使一水滴刚碰到盘时,恰好有另一水滴从水龙头开始下落,而空中还有3个正在下落的水滴,测出水龙头到盘子间的距离为h当第一滴水滴落到盘中时,第二滴水滴离水龙头的距离为__________;从第一滴水滴离开水龙头开始计时,到第n滴水滴落到盘中,秒表测得时间为t,可知当地的重力加速度g__________

 

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