题目内容
【题目】如图所示,在倾角θ=37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ,磁感应强度B的大小为5 T,磁场宽度d=0.55 m,有一边长L=0.4 m、质量m1=0.6 kg、电阻R=2 Ω的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为m2=0.4 kg的物体相连,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,将线框从图示位置由静止释放,物体到定滑轮的距离足够长.(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中,细线中的拉力为多少?
(2)当ab边刚进入磁场时,线框恰好做匀速直线运动,求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x多大?
(3)在(2)问中的条件下,若cd边恰离开磁场边界PQ时,速度大小为2 m/s,求整个运动过程中ab边产生的热量为多少?
【答案】(1)2.4 N; (2)0.25 m; (3)0.1 J;
【解析】试题分析:(1)m1、m2运动过程中,以整体法有
m1gsin θ-μm2g=(m1+m2)a
a=2 m/s2
以m2为研究对象有T-μm2g=m2a(或以m1为研究对象有m1gsin θ-T=m1a
T=2.4 N
(2)线框进入磁场恰好做匀速直线运动,以整体法有
m1gsin θ-μm2g-=0
v=1 m/s
ab到MN前线框做匀加速运动,有
v2=2axx=0.25 m
(3)线框从开始运动到cd边恰离开磁场边界PQ时:
m1gsin θ(x+d+L)-μm2g(x+d+L)= (m1+m2) +Q
解得:Q=0.4 J
所以Qab=Q=0.1 J
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