如图光滑斜面的倾角α=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边
如图光滑斜面的倾角α=30°,在斜面上放置一矩形线框
abcd,
ab边的边长
L1=1m,
bc边的边
L2=0.6m,线框的质量
m=1kg,电阻
R=0.1Ω,线框通过细线与重物相连,重物质量
M=2kg,斜面上
ef线(
ef∥gh∥ab)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度
B=0.5T,如果线框从静止开始运动,进入磁场最初一段时间是匀速的,
ef线和
gh线的距离
s=11.4m,(取
g=10m/s
2),求:
⑴线框进入磁场时匀速运动的速度
v;
⑵
ab边由静止开始运动到
gh线所用的时间
t;
⑶
t时间内产生的焦耳热.
解:⑴因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动,所以重物受力平衡

线框
abcd受力平衡

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分
ab边进入磁场切割磁感线,产生的电动势

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分
形成的感应电流

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分
受到的安培力

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分联立得:

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分解得

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分⑵线框
abcd进磁场前时,做匀加速直线运动;进磁场的过程中,做匀速直线运动;进入磁场后到运动到
gh线,仍做匀加速直线运动。进磁场前 对
M :
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分
对
m :

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分联立解得:

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分 该阶段运动时间为

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分进磁场过程中 匀速运动时间

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分 进磁场后 线框受力情况同进磁场前,所以该阶段的加速度仍为


・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分

解得:

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分 因此
ab边由静止开始运动到
gh线所用的时间

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1分⑶


J ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2分