(19分)如图所示,正方形单匝均匀线框abcd边长L=0.4m,每边电阻相等,总电阻R=0.5Ω。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接绝缘
◎ 题目
(19分)如图所示,正方形单匝均匀线框abcd边长L=0.4m,每边电阻相等,总电阻R=0.5Ω。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接绝缘物体P,物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上,斜面倾角θ=30°,斜面上方的细线与斜面平行。在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场,上边界I和下边界II都水平,两边界之间距离也是L=0.4m。磁场方向水平且垂直纸面向里,磁感应强度大小B=0.5T。现让正方形线框的cd边距上边界I的正上方高度h=0.9m的位置由静止释放,且线框在运动过程中始终与磁场垂直,cd边始终保持水平,物体P始终在斜面上运动,线框刚好能以v=3m/s的速度进入并匀速通过磁场区域。释放前细线绷紧,重力加速度 g=10m/s2,不计空气阻力。 (1) 线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中,c、d 间的电压是多大? (2) 线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大? (3) 在cd边刚进入磁场时,给线框施加一个竖直向下的拉力F使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域,在此过程中,力F做功W =0.23J,求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少? |
◎ 答案
(1)0.45V;(2)m1=3.2×10-2kg,m2=1.6×10-2kg;(3)5.75×10-2J; |
◎ 解析
试题分析:(1)正方形线框匀速通过匀强磁场区域的过程中,设cd边上的感应电动势为E,线框中的电流强度为I,c、d间的电压为Ucd,则 E=BLv (1分) 由欧姆定律,得I=E/R (1分) Ucd=3IR/4 (1分) 解得 Ucd=0.45V (1分) (2)正方形线框匀速通过磁场区域的过程中,设受到的安培力为F,细线上的张力为T,则 F=BIL (1分) T=m2gsinθ (1分) m1g=T+F (1分) 正方形线框在进入磁场之前的运动过程中,根据能量守恒,则 m1gh?m2ghsinθ=(m1+m2)v2 (4分) 解得m1=3.2×10-2kg,m2=1.6×10-2kg (2分) (3)因为线框在磁场中运动的加速度与进入前的加速度相同,所以在通过磁场区域的过程中,线框和物体P的总机械能保持不变,故力F做功W等于整个线框中产生的焦耳热Q,即 W=Q (3分) 设线框cd边产生的焦耳热为Qcd,根据Q=I2Rt得 Qcd=Q/4 (2分) 解得Qcd=5.75×10-2J (1分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“(19分)如图所示,正方形单匝均匀线框abcd边长L=0.4m,每边电阻相等,总电阻R=0.5Ω。一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接绝缘…”主要考查了你对 【功能关系】 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。- 最新内容
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