题目内容

【题目】倾角为的光滑绝缘斜面如图所示,在相隔为d的平行虚线MN和PQ与斜面底边平行,其间有大小为B的匀强磁场,方向垂直斜面向下。一质量为m、电阻为R、用相同的金属线做成的边长为L的正方形单匝线框,在斜面上某位置由静止释放,且释放时cd边与斜面底边平行。当cd边刚进入磁场时,线框的加速度大小为a,方向沿斜面向上;线框ab边刚要离开磁场和cd边刚进入磁场时,ab边两端的电压相同。已知磁场的宽度d大于线框的边长L,不计空气阻力,重力加速度为g。求:

(1)cd边刚进入磁场时,cd边的电流方向和线框速度大小v;

(2)线框通过磁场的过程中,线框中产生的热量Q;

(3)线框从进入磁场到完全离开磁场所用的时间t。

【答案】(1)d→c , (2) (3)

【解析】

(1)由右手定则知电流方向为d→c ;

由牛顿第二定律得:

由闭合电路欧姆定律得:

由法拉第电磁感应定律得E=BLv

得

(2)cd边进入磁场时,ab边两端电压为

设ab边离开磁场时,线框的速度为v1,ab边两端电压为

可得

由能量守恒定律得:

得

(3)对线框穿过磁场的全过程用动量定理得:

因为线框只在进出磁场时受安培力作用,故有:

可得线框穿过磁场的总时间:

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