如图所示,两根固定的光滑金属导轨水平部分与倾斜部分(倾角θ=53°)平滑连接,导轨间距L=0.5m。倾斜部分有一个匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直斜面向上,水平部分有n个相同的

◎ 题目

如图所示,两根固定的光滑金属导轨水平部分与倾斜部分(倾角θ=53°)平滑连接,导轨间距L=0.5m。倾斜部分有一个匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直斜面向上,水平部分有n个相同的匀强磁场区域,磁场方向竖直向上,所有磁场的磁感应强度大小均为B=1T,磁场沿导轨的长度均为L=0.5m,磁场左、右边界均与导轨垂直,水平部分中相邻磁场区域的间距也为L。现有一质量m=0.5kg,电阻r=0.2Ω,边长也为L的正方形金属线框PQMN,从倾斜导轨上由静止释放,释放时MN边离水平导轨的高度h=2.4m,金属线框在MN边刚滑进磁场abcd时恰好做匀速直线运动,此后,金属线框从导轨的倾斜部分滑上水平部分并最终停止。取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离s;
(2)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域。

◎ 答案

解:(1)设金属线框刚进入磁场区域abcd的速度为v1,则
安培力
线框匀速运动:
线框下滑距离s的过程:
联立以上各式解得:
(2)设金属线框刚好全部进入水平导轨时速度为v2,对线框在倾斜轨道上运动的全过程,有:
,解得:
线框进入水平导轨的磁场中后受到安培力作用而减速直至静止,在线框穿越任一磁场区域的过程:,即

所以,线框在穿越每一磁场区域速度的减少量均为
穿越磁场区域的个数
所以金属框能穿越导轨水平部分中2个完整的磁场区域

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两根固定的光滑金属导轨水平部分与倾斜部分(倾角θ=53°)平滑连接,导轨间距L=0.5m。倾斜部分有一个匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直斜面向上,水平部分有n个相同的…”主要考查了你对  【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。

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