Question

【題目】如圖所示，足夠長(zhǎng)的粗糙絕緣斜面與水平面成θ=37°放置，在斜面上虛線aa′和bb′與斜面底邊平行，在aa′b′b圍成的區(qū)域有垂直斜面向上的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T；現(xiàn)有一質(zhì)量為m=10g，總電阻為R=1Ω，邊長(zhǎng)d=0.1m的正方形金屬線圈MNPQ，讓PQ邊與斜面底邊平行，從斜面上端靜止釋放，線圈剛好勻速穿過(guò)磁場(chǎng)．已知線圈與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，（取g=10m/s2；sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：

（1）線圈進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，受到安培力大��；

（2）線圈釋放時(shí)，PQ邊到bb′的距離；

（3）整個(gè)線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線圈上產(chǎn)生的焦耳熱．

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

（1）由于線圈勻速進(jìn)磁場(chǎng)，根據(jù)平衡可求出安培力的大小

（2）根據(jù)閉合回路歐姆定律，以及動(dòng)能定理可以求出PQ邊到bb′的距離

（3）根據(jù)能量守恒求解整個(gè)線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線圈上產(chǎn)生的焦耳熱

（1）對(duì)線圈受力分析有：

代入數(shù)據(jù)得：

（2）設(shè)線圈釋放時(shí)，PQ邊到bb′的距離為L

根據(jù)安培力公式可知：

導(dǎo)體棒從開(kāi)始到進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，有動(dòng)能定理可得：

結(jié)合公式可解得：

（3）由于線圈剛好勻速穿過(guò)磁場(chǎng)，則磁場(chǎng)寬度d=0.1m

代入數(shù)據(jù)解得：

故本題答案是：（1） （2） （3）