题目内容

【题目】如图所示,在倾角θ=37°的光滑绝缘斜面内有两个质量分别为4m和m的正方形导线框a、b电阻均为R,边长均为l;它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端,在两导线框之间有一方向垂直斜面向下、宽度为2l的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B;开始时,线框b的上边框与匀强磁场的下边界重合,线框a的下边框到匀强磁场的上边界的距离为l。现将系统由静止释放,a线框恰好匀速穿越磁场区域。不计滑轮摩擦和空气阻力,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8求:

(1)a线框穿出磁场区域时的电流大小;

(2)a线框穿越磁场区域时的速度;

(3)线框b进人磁场过程中产生的焦耳热。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)对线框a、b分别列出平衡方程即可求解a线框穿出磁场区域时的电流大小;(2)根据求解的电流值结合E=BLv求解速度;(3)由能量守恒关系求解线框b进入磁场过程中产生的焦耳热;

(1)设绳子拉力为F,a线框匀速穿越磁场区域

对a线框

对b线框 F=mgsinθ

且 F安=BIl

解得:

(2)a线框匀速运动时,a、b线框速度大小相等

E=BLv

解得:

(3)设b线框进入磁场过程产生的焦耳热为Q,对系统列能量守恒方程

解得

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