(19分）如圖所示，光滑斜面的傾角a =30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1= 1m，bc邊的邊長l2 =0. 6ra，線框的質(zhì)量m = 1kg,電阻R=0. 1Ω，線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F = 1ON.斜面上ef線（ef//gh）的右方有垂直斜面向上的均勻磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化情況如B- t圖象所示，時間t是從線框由靜止開始運動時刻起計的.如果線框從靜止開始運動，進人磁場最初一段時間是勻速的，ef線和gh的距離 s =5.1m，取 g = 10m/s2.求:

(1) 線框進人磁場前的加速度；

(2 )線框進人磁場時勻速運動的速度v；

(3) ab邊運動到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱

 

【答案】

解：（1）線框進入磁場前，線框僅受到細線的拉力F、斜面的支持力和線框重力，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mgsinα=ma，

解得線框進人磁場前的加速度a=5m/s2。

(2 )因為線框進入磁場的最初一段時間做勻速運動，ab邊進入磁場切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Bl1v，形成的感應(yīng)電流I=E/R，

受到的安培力FA=BIl1，

由平衡條件，F(xiàn)=mgsinα+FA，

聯(lián)立解得線框進人磁場時勻速運動的速度v=2m/s。

(3)線框進入磁場前，做勻加速直線運動，進磁場的過程中做勻速直線運動，線框整體進入磁場后到運動到gh線，仍做勻加速直線運動，

線框進入磁場前運動時間為t1=v/a=0.4s；

進磁場的過程中勻速直線運動時間t2=l2/v=0.3s；

線框整體進入磁場后受力情況同進入磁場前，加速度a=5m/s2。

由s- l2=vt3+at32解得t3=1s。

因此線框整體進入磁場后，ab邊運動到gh線有感應(yīng)電流時間t4= 0.8s；

E==V=0.25V，

ab邊運動到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q1= t4=0.5J。

【解析】分析受力，利用牛頓第二定律求出加速度；由平衡條件及其相關(guān)知識求出線框勻速運動的速度；由焦耳定律及其相關(guān)知識求出ab邊運動到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱.

 

練習冊系列答案
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(19分）如圖所示，光滑斜面的傾角a =30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1= 1m，bc邊的邊長l2 =0. 6ra，線框的質(zhì)量m = 1kg,電阻R=0. 1Ω，線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F = 1ON.斜面上ef線（ef//gh）的右方有垂直斜面向上的均勻磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化情況如B- t圖象所示，時間t是從線框由靜止開始運動時刻起計的.如果線框從靜止開始運動，進人磁場最初一段時間是勻速的，ef線和gh的距離s =5.1m，取 g = 10m/s2.求:

(1) 線框進人磁場前的加速度；

(2 )線框進人磁場時勻速運動的速度v；

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（1）磁場的磁感應(yīng)強度B的大��；

（2）擋板端點P的坐標；

（3）擋板上被粒子打中的區(qū)域長度。

 

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(2)物體A的最大速度值；

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(1)線框的cd邊在勻強磁場中運動的過程中，c、d間的電壓是多大？

(2)線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是多大？

(3)在cd邊剛進入磁場時，給線框施加一個豎直向下的拉力F使線框以進入磁場前的加速度勻加速通過磁場區(qū)域，在此過程中，力F做功W=0.23J,求正方形線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

 

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