如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角為,在其上放置一矩形金屬線框,的邊長,的邊長,線框的質量,電阻,線框通過細...
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問題詳情:
如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角為,在其上放置一矩形金屬線框,的邊長,的邊長,線框的質量,電阻,線框通過細線繞過定滑輪與重物相連,細線與斜面平行且靠近。重物質量,離地面的高度為。斜面上區域是有界勻強磁場,方向垂直於斜面向上,已知AB到的距離為,到的距離為,到CD的距離為,取。現讓線框從靜止開始運動(開始時刻與AB邊重合),發現線框勻速穿過勻強磁場區域,求:
(1)區域內勻強磁場的磁感應強度B
(2)線框在通過磁場區域過程中產生的焦耳熱Q
(3)通過計算分析畫出線框從開始運動到邊與CD邊重合過程中線框的圖象
【回答】
(1)設ab邊進入磁場時的速度為v0,由機械能守恆得:
所以,
線框在磁場中所受到的安培力為
線框勻速運動,則有:
故:
(2)由能量守恆得:
(3)設線框從開始運動到ab進入磁場前運動的時間為t1,設此過程中的加速度為a1,
則:
線框穿過磁場的時間為
線框完全穿過磁場時M恰好落到地面,之後在重力作用下m勻減速運動,設ab邊與CD邊重合時的速度為v2,此過程的時間為t3,
則:
解得:
故圖象為:
知識點:電磁感應單元測試
題型:計算題
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