题目内容
如图甲所示,表面绝缘、倾角θ=30°的斜面固定在水平地面上,斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域,其边界与斜面底边平行,磁场方向垂直斜面向上.一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25W的单匝矩形金属框abcd,放在斜面的底端,其中ab边与斜面底边重合,ab边长L=0.50m.从t=0时刻开始,线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下,从静止开始运动,当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力,线框继续向上运动,线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示.已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面,且保持ab边与斜面底边平行,线框与斜面之间的动摩擦因数
,重力加速度g取10 m/s2.求:![]()
(1)线框受到的拉力F的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)线框在斜面上运动的过程中产生的焦耳热Q.
(1)F="1.5" N(2)
(3)![]()
解析试题分析:(1)由v-t图象可知,在0~0.4s时间内线框做匀加速直线运动,进入磁场时的速度为v1=2.0m/s,所以:
………………①
………………②
联解①②代入数据得:
F="1.5" N ………………③
(2)由v-t图象可知,线框进入磁场区域后以速度v1做匀速直线运动,由法拉第电磁感应定律和欧姆定律有:E=BLv1…④
由欧姆定律得:
…⑤
对于线框匀速运动的过程,由力的平衡条件有:
…⑥
联解④⑤⑥代入数据得:
…⑦
(3)由v-t图象可知,线框进入磁场区域后做匀速直线运动,并以速度v1匀速穿出磁场,说明线框的宽度等于磁场的宽度,即为:
⑧
线框在减速为零时,有:![]()
所以线框不会下滑,设线框穿过磁场的时间为t,则:
…⑨
…⑩
联解④⑤⑥代人数据得:
…(11)
考点:导体切割磁感线时的感应电动势;力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用;闭合电路的欧姆定律.
为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示。那么下列说法中正确的是![]()
| A.顾客始终受到三个力的作用 |
| B.顾客始终处于超重状态 |
| C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下 |
| D.顾客对扶梯作用的方向先指向右下方,再竖直向下 |