题目内容

如图所示,一平直绝缘斜面足够长,与水平面的夹角为θ;空间存在着磁感应强度大小为B,宽度为L的匀强磁场区域,磁场方向垂直斜面向下;一个质量为m、电阻为R、边长为a的正方形金属线框沿斜面向上滑动,线框向上滑动离开磁场时的速度刚好是刚进入磁场时速度的1/4,离开磁场后线框能沿斜面继续滑行一段距离,然后沿斜面滑下并匀速进入磁场.已知正方形线框与斜面之间的动摩擦因数为μ.求:
(1)线框沿斜面下滑过程中匀速进入磁场时的速度v2.
(2)线框在沿斜面上滑阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.
(1)线框在沿斜面下滑匀速进入磁场的瞬间有
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解得----------------------2分
(2)由动能定理,线框从离开磁场到滑动到最高点的过程中
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线框从最高点滑下匀速进入磁场的瞬间
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由能量守恒定律
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略
练习册系列答案
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如图所示,半径为L1 =" 2" m的金属圆环内上、下两部分各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B1 =" 10/π" T.长度也为L1、电阻为R的金属杆ab,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a端做逆时针方向的匀速转动,角速度为ω =" π/10" rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R1 = R,滑片P位于R2的正中央,R2 = 4R),图中的平行板长度为L2 =" 2" m,宽度为d =" 2" m.当金属杆运动到图示位置时,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度vo =" 0.5" m/s向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B2 =" 2" T,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射等影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力.提示:导体棒以某一端点为圆心匀速转动切割匀强磁场时产生的感应电动势为E=BL2ω/2)试分析下列问题:
(1)从图示位置开始金属杆转动半周期的时间内,两极板间的电势差UMN;
(2)带电粒子飞出电场时的速度方向与初速度方向的夹角θ;
(3)带电粒子在电磁场中运动的总时间t总.

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