(2008?镇江模拟)如图所示,光滑斜面的倾角θ=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长为1m,bc边

2025-05-19 22:30:35
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回答1:

(1)设M下落的高度h1=2.25×sin30°m,m上升的高度h2=2.25m.则M和m系统机械能守恒,则:
Mgh1?mgh2

1
2
(M+m)v2   ①
线框刚进入磁场时的速度:v=3m/s.    ②
(2)线框进入磁场的过程中产生的感应电流的平均值为I,磁通量的变化量为△Φ,变化的时间为△t,感应电动势为E,通过线框的电荷量为q,则有:
q=I△t   ③
I=
E
R
     ④
E=
△Φ
△t
    ⑤
由③④⑤式得,q=4C.    ⑥
(3)当线框在匀速穿过ef边界时,设速度为v1,由平衡知:
Mgsinα-mg-BIL=0       ⑦
I=
BLv1
R
    ⑧
由⑦⑧式得,v1=4m/s.⑨
设线框完全进入磁场时的速度为v2,下滑高度为H,重物上升的高度为 h,则:
MgH-mgh=
1
2
(m+M)v12?
1
2
(m+M)v22
     ⑩
v2=2
3
m/s

从线框开始进入磁场到完全进入磁场的过程中,下滑的高度为H1,重物上升的高度为h3.此过程线框产生的焦耳热为Q′,由功能关系得,
1
2
(m+M)v22?
1
2
(m+M)v2
=MgH1-mgh3-Q′
得Q′=0.5J.
答:(1)线框cd边刚进入磁场时速度的大小为3m/s.
(2)线框进入磁场过程中通过线框的电量为4C.
(3)线框进入磁场过程中在线框中产生的焦耳热为0.5J.