如图所示,光滑矩形斜面ABCD的倾角为,在其上放置一矩形金属线框,的边长,的边长,线框的质量,电阻,线框通过细线绕过定滑轮与重物相连,细线与斜面平行且靠近。重物质量,
◎ 题目
如图所示,光滑矩形斜面ABCD的倾角为,在其上放置一矩形金属线框,的边长,的边长,线框的质量,电阻,线框通过细线绕过定滑轮与重物相连,细线与斜面平行且靠近。重物质量,离地面的高度为。斜面上区域是有界匀强磁场,方向垂直于斜面向上,已知AB到的距离为,到的距离为,到CD的距离为,取。现让线框从静止开始运动(开始时刻与AB边重合),发现线框匀速穿过匀强磁场区域,求: (1)efgh区域内匀强磁场的磁感应强度B (2)线框在通过磁场区域过程中产生的焦耳热Q (3)通过计算分析画出线框从开始运动到ab边与CD边重合过程中线框的图象 |
◎ 答案
v=" 3" m/s Q="4" C ="0." 5 J |
◎ 解析
试题分析:(1)设M下落高度,m上升的高度,则M和m系统机械能守恒,则: ① 线框刚进入磁场时的速度:v=" 3" m/s ② (2)线框进入磁场的过程中产生的感应电流的平均值为I,磁通量的变化量为,变化的时间为,感应电动势为E,通过线框的电荷量为Q,则有: ③ ④ ⑤ 由③④⑤式得:Q="4" C ⑥ (3)当线框在匀速穿过ef边界时:设速度为,由平衡知: ⑦ ⑧ 由⑦⑧式得=4m/s ⑨ 设线框完全进入磁场时速度为,下滑高度为H,重物上升高度为h,则: 得m/s 从线框开始进入磁场到完全进入磁场的过程中,下滑高度为,重物上升高度为,此过程线框中产生的焦耳热为,由功能关系得: 得="0." 5 J。 点评:安培力的计算是关键.本题中运用的是整体法求解加速度 |
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