如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等均为B的匀强磁场,方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下

如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等均为B的匀强磁场,方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度都为L.一个质量为m,边长也为L的正方形金属线框以某一速度进入磁场时,恰好做匀速直线运动.若ab边到达ff′与gg′之间中点位置时,线框又恰好做匀速直线运动,且设金属线框电阻为R,则:
(1)金属线框的ab边开始进入磁场时,线框速度v多大?
(2)金属线框的ab边到达ff′与gg′之间的中点位置时,线框速度又为多大?
(3)金属线框从开始进入磁场到ab边到达ff′与gg′间中点位置的过程中产生的热量是多少?
zhangchen1962823 1年前 已收到1个回答 举报

淡淡的温柔 幼苗

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解题思路:(1)线框进入磁场后做匀速直线运动,则对线框受力分析,由共点力的平衡条件可得出线框的速度;
(2)线框ab边到达ff′与gg′之间的中点位置时仍做匀速直线运动,同理由共点力的平衡条件可得出线框的速度;
(3)在运动过程中,重力势能减小,动能增加,内能增加; 但能量守恒; 由能量的转化及守恒关系可得出内能的增加量.

(1)设线框刚进入磁场时速度为v,则回路中的感应电动势为:E1=BLv;
感应电流分别I1=
E1
R;
线框受到的安培力大小为F1=
B2L2v1
R
根据平衡条件有mgsinθ-F1=0
解得v1=[mgsinθ
B2L2
(2)设当ab边到达gg′与ff′间的中点位置时速度为v2,则回路感应电动势和感应电流分别为:
E2=2BLv2和I2=
E2/R]
线框受到的安培力大小为F2=BI2L=
4B2L2v2
R
由平衡条件mgsinθ-
4B2L2
Rv2=0
解得v2=
mgsin2θ
2B2L2;
(3)设线框从刚进入磁场到ab边到达gg′与ff′间的中点位置的过程中产生的热量为Q,减小的重力势能为mg×[3/2]Lsinθ由能量转化守恒定律得[1/2
mv21]+[3/2]mgLsinθ=[1/2
mv22]+Q
解得Q=[3/2]mgLsinθ+[15/32
mv21]=[3/2]mgLsinθ+
15m3g2R2sin2θ
32B4L4
答:(1)线框速度为
mgsinθ
B2L2; (2)ab边到达ff′与gg′之间的中点位置时,线框

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 导体切割磁感线运动时,要抓住受力平衡及能量的转化及守恒的关系进行分析判断; 在分析能量关系时一定要找出所有发生变化的能量,增加的能量一定等于减少的能量.

1年前

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