如图，光滑斜面的倾角α=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1=lm，bc边的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M=2kg，-00教育-零零教育信息网

如图，光滑斜面的倾角α=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1=lm，bc边的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M=2kg，

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 闭合电路欧姆定律/2022-12-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图，光滑斜面的倾角α=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l₁=l m，bc边的边长l₂=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M=2kg，斜面上ef线（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离s=11.4m，（取g=10.4m/s²），求：
（1）线框进入磁场前重物M的加速度；
（2）线框进入磁场时匀速运动的速度v；
（3）ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t；
（4）ab边运动到gh线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热．

◎ 答案

（1）线框进入磁场前，线框仅受到细线的拉力F_T，斜面的支持力和线框重力，重物M受到重力和拉力F_T．
对线框，由牛顿第二定律得 F_T-mg sinα=ma
联立解得，线框进入磁场前重物M的加速度 a=

Mg-mgsinα

M+m

=5m/s²
（2）因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，所以重物受力平衡 Mg=F_T′，
线框abcd受力平衡 F_T′=mg sinα+F_A
ab边进入磁场切割磁感线，产生的电动势 E=Bl₁v
形成的感应电流 I=

Bl1v

受到的安培力 F_A=BIL₁
联立上述各式得，Mg=mg sinα+

代入数据解得 v=6m/s
（3）线框abcd进入磁场前时，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速直线运动；进入磁场后到运动到gh线，仍做匀加速直线运动．
进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度相同，为a=5 m/s²
该阶段运动时间为 t₁=

s=1.2s
进磁场过程中匀速运动时间 t₂=

0.6

s=0.1s
线框完全进入磁场后线框受力情况同进入磁场前，所以该阶段的加速度仍为a=5m/s²
s-l₂=vt₃+

解得：t₃=1.2 s
因此ab边由静止开始运动到gh线所用的时间为 t=t₁+t₂+t₃=2.5s
（4）线框ab边运动到gh处的速度 v′=v+at₃=6 m/s+5×1.2 m/s=12m/s
整个运动过程产生的焦耳热 Q=F_Al₂=（Mg-mgsinθ）l₂=9J
答：
（1）线框进入磁场前重物M的加速度是5m/s²；
（2）线框进入磁场时匀速运动的速度v是6m/s；
（3）ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间是2.5s；
（4）ab边运动到gh线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热是9J．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

专家分析，试题“如图，光滑斜面的倾角α=30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1=lm，bc边的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M=2kg，…”主要考查了你对【牛顿第二定律】，【闭合电路欧姆定律】，【导体切割磁感线时的感应电动势】，【电磁感应现象中的磁变类问题】，【电磁感应现象中的切割类问题】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。