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高中物理
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综合题
1.
(2021·温州模拟)
如图甲所示,倾角为30{}^\circ 的光滑斜面固定在粗糙程度较大的水平地面上,斜面底部MNPQ区域内及PQ右侧区域分布着竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B,边界MN、PQ间的距离为L,PQ为斜面最低处。将质量为m、电阻为R、边长为L的正方形匀质金属框abcd(表面涂有绝缘漆)从cd边距MN边界的距离为L处静止释放,当cd边到达PQ处时刚好速度为零,接着用外力使框做“翻跟头”运动,即框以cd边为轴顺时针翻转150°,然后以ab边为轴顺时针翻转180°,再以cd边为轴顺时针翻转180° ,…,如此不断重复,每转到竖直和水平时位置记为I、II、III、IV、V、VI、…。翻转过程中,金属框不打滑,并保持角速度大小恒为ω ,空气阻力不计,重力加速度为g,以位置I作为计时起点即t=0。
(1) 求金属框进入MNPQ区域的过程中,流过ab边的电量;
(2) 写出金属框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,a、b两点的电势差
随时间变化的函数式;
(3) 求金属框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,外力对框做的功;
(4) 在图示坐标系内画出金属框从位置Ⅰ到位置V的过程中,电势差
随时间变化的函数图象(标出相应的纵横坐标)。
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