如图所示,一边长L=0.2m,质量m1=0.5kg,电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m,磁感应

◎ 题目

如图所示,一边长L=0.2m,质量m1=0.5kg,电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m,磁感应强度B=2.5T,磁场宽度d2=0.3m,物块放在倾角θ=53°的斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将物块由静止释放,经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时,线框恰好做匀速运动。(g取,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:

(1)线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小?
(2)线框刚刚全部进入磁场时动能的大小?
(3)整个运动过程线框中产生的焦耳热为多少?

◎ 答案

(1)2m/s(2)0.9J(3)1.5J

◎ 解析


试题分析:(1)由于线框匀速出磁场,则
有:有:
又因为
联立可得:
(2)从线框刚刚全部进入磁场到线框ad边刚要离开磁场,由动能定理得

将速度v代入,整理可得线框刚刚全部进入磁场时,线框与物块的动能和为 
所以此时线框的动能为
(3)从初状态到线框刚刚完全出磁场,由能的转化与守恒定律可得

将数值代入,整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热为:
点评:本题属于电磁感应与力学和功能关系的综合,本题要正确受力分析,尤其是正确分析安培力的情况,然后分析清楚各个阶段运动情况及功能变化关系。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一边长L=0.2m,质量m1=0.5kg,电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m,磁感应…”主要考查了你对  【法拉第电磁感应定律】  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。

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