题目内容
如图甲所示,“月”字形轨道的每一短边的长度都等于a,只有三根平行的短边有电阻,阻值都是r,不计其它各边电阻.使导轨平面与水平面成夹角θ固定放置,如图乙所示.一根质量为m的条形磁铁,其横截面是边长为a的正方形,磁铁与导轨间的摩擦不计,磁铁与导轨间绝缘.假定导轨区域内的磁场全部集中在磁铁的端面,并可近似为匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直导轨平面.开始时让磁铁从轨道上某一位置由静止下滑,使磁铁恰能匀速进入正方形2.在磁铁从开始运动到其端面与正方形1重合的过程中,求:(已知重力加速度为g)
(1)磁铁下滑时离正方形2上边的距离S;
(2)上述过程中通过MN边的感应电荷量q;
(3)上述过程中所有电阻产生的热量Q.
答案:
解析:
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解:(1)设磁铁匀速进入正方形2的速度为v,等效电路如下图所示. 感应电动势 总电阻 感应电流 切割磁感线的短边受到的安培力 短边受到的安培力与磁铁受到的力是作用力与反作用力 根据平衡条件 联立①-⑤解得: 由机械能守恒 解得: (2)当磁铁进入正方形1时,仍以速度v做匀速运动.整个过程磁铁运动经历的时间 解得: 又mgsinθ=BIa解得: 则通过MN边的感应电荷量 (3)根据能量守恒定律Q=2mg asinθ ⑨ (4分)
注:其它解法正确的同样给分. |
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