如图甲所示,一个质量m=0.1 kg的正方形金属框总电阻R=0.5 Ω,金属

如图甲所示,一个质量m0.1 kg的正方形金属框总电阻R0.5 Ω,金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上边与AA重合),自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB重合),设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为s,那么v2s图象(记录了线框运动全部过程)如图乙所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上。试问:(g10m/s2

1根据v2-s图象所提供的信息,计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少?

2匀强磁场的磁感应强度多大?

3现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上,使金属框从斜面底端BB′(金属框下边与BB重合)由静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后到达斜面顶端(金属框上边与AA重合)。试计算恒力F做功的最小值。

答案

  设位移分别为  S1S2S3对应的时间分别为

   

           

  初速 末速度v3=5m/s    匀加速运动

1

                                   

                                         

                                          

   解得:a3=5m/s2      

                       

                              

   2)线框通过磁场时,线框作匀速运动,线框受力平衡

AA’a’a区域,对线框进行受力分析

穿过磁场区域时,

      

有题干分析得:线框的宽度  

解得       

   3)设恒力作用时金属框上边进入磁场速度为V

                     

线框穿过磁场时,  

又由 

解得                  

由于, 所以穿过磁场后,撤去外力,物体仍可到达顶端。

所以力F做功为     

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