首页
>
考试
>
物理
>
高中物理
>
牛顿第二定律
> 正文
返回
打印
如图所示，光滑水平面停放一小车，车上固定一边长为L=0.5m的正方形金属线框abcd，金属框的总电阻R=0.25Ω，小车与金属框的总质量m=0.5kg．在小车的右侧，有一宽度大于金属线
网友投稿 2022-10-29 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示，光滑水平面停放一小车，车上固定一边长为L=0.5m的正方形金属线框abcd，金属框的总电阻R=0.25Ω，小车与金属框的总质量m=0.5kg．在小车的右侧，有一宽度大于金属线框边长，具有理想边界的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，方向水平且与线框平面垂直．现给小车一水平速度使其向右运动并能穿过磁场，当车上线框的ab边刚进入磁场时，测得小车加速度a=10m/s
2
．求：
（1）金属框刚进入磁场时，小车的速度为多大？
（2）从金属框刚要进入磁场开始，到其完全离开磁场，线框中产生的焦耳热为多少？
◎ 答案
（1）设小车初速度为v
0
，则线框刚进入磁场时，ab边由于切割磁感线产生的电动势为：
E=BLv
0
…①
回路中的电流：I=
E
R
…②
根据牛顿定律：BIL=ma…③
由以上三式可解得：v
0
=5m/s
（2）设线框全部进入磁场时小车速度为v
1
，进入过程平均电流为
.
I
，所用时间为△t，则
.
I
=
△Φ
R△t
=
B
L
2
R△t
…④
根据动量定理得
-B
.
I
L△t=mmv
1
-mv
0
…⑤
解得：v
1
=4m/s
设线框离开磁场时小车速度为v
2
，进入过程平均电流为
.
I
1
，所用时间为△t
1
，则：
.
I
1
=
△Φ
R△
t
1
=
B
L
2
R△
t
1
…⑥
根据动量定理得
-B
.
I
1
L△t
1
=mv
2
-mv
1
…⑦
解得：v
2
=3m/s
线框从进入到离开产生的焦耳热应等于系统损失的机械能，即：
Q=
1
2
m
v
20
-
1
2
m
v
22
=4.0J
答：
（1）金属框刚进入磁场时，小车的速度为5m/s．
（2）从金属框刚要进入磁场开始，到其完全离开磁场，线框中产生的焦耳热为4.0J．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，光滑水平面停放一小车，车上固定一边长为L=0.5m的正方形金属线框abcd，金属框的总电阻R=0.25Ω，小车与金属框的总质量m=0.5kg．在小车的右侧，有一宽度大于金属线…”主要考查了你对 【牛顿第二定律】，【动量定理】，【法拉第电磁感应定律】，【能量守恒定律、第一类永动机】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/336303.html
十二生肖
十二星座
