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...
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问题详情:
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)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边与CD边重合过程中线框的图象
【回答】
(1)设ab边进入磁场时的速度为v0,由机械能守恒得:
所以,
线框在磁场中所受到的安培力为
线框匀速运动,则有:
故:
(2)由能量守恒得:
(3)设线框从开始运动到ab进入磁场前运动的时间为t1,设此过程中的加速度为a1,
则:
线框穿过磁场的时间为
线框完全穿过磁场时M恰好落到地面,之后在重力作用下m匀减速运动,设ab边与CD边重合时的速度为v2,此过程的时间为t3,
则:
解得:
故图象为:
知识点:电磁感应单元测试
题型:计算题
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