高中 | 动能定理的理解与一般应用 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.7 动能和动能定理

动能定理的理解与一般应用

如图甲所示,光滑斜面倾角为$\theta$,在矩形区域$EFHG$内存在着垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度为$B$。一质量为$m$电阻为$R$的正方形匀质金属框$abcd$从斜面上磁场上方某处静止释放,图乙是金属框沿斜面开始下滑直到底端的$v-t$图像,金属框下滑过程中$ab$边始终与$EF$平行,$GH$到底端的距离大于金属框边长,则$(\qquad)$

["

释放金属框时$ab$边与磁场上边界$EF$距离为$v_{0}t_{1}$

","

金属框的边长为$\\dfrac{1}{2}v_{0}\\left( t_{2}-t_{1} \\right)$

","

金属框通过磁场的过程产生的焦耳热为$mgv_{0}(t_{2}- t_{1})\\sin \\theta$

","

释放金属框的位置越高,金属框通过磁场的过程产生的焦耳热越大

"]
[["BCD"]]

$\rm A$.由图像可得释放金属框时$ab$边与磁场上边界$EF$距离为$x_{1}=\dfrac{v_{0}}{2}t_{1}$

$\rm A$错误;

$\rm B$.由图像可判断出,金属框在磁场中一直做匀速运动,所以金属框的边长与磁场的宽度相同,则可得$2l=v_{0}(t_{2}-t_{1})$

则金属框的边长为$l=\dfrac{1}{2}v_{0}\left( t_{2}-t_{1} \right)$

$\rm B$正确;

$\rm C$.由动能定理可得$mg\sin \theta ⋅ 2l=Q+\Delta E_{k}$

金属框通过磁场的过程做匀速运动,动能不变,所以可得$Q=mg\sin \theta ⋅ 2l=mgv_{0}(t_{2}-t_{1})\sin \theta$

$\rm C$正确;

$\rm D$.释放金属位置越高,通过磁场区域的平均速度更大,平均电流更大,产热更多,故$\rm D$正确。

故选:$\rm BCD$

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