如图所示,在倾角为口的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场,区域Ⅰ磁场方向垂直斜面向下,区域Ⅱ磁场方向垂直斜面向上,磁场宽度均为L,一个质量为m,电阻为R,边长也为L的正方形线框,由静止开始下滑,沿斜面滑行一段距离后ab边刚越过ee’进入磁场区域时,恰好做匀速直线运动,若当ab边到达gg’与ff’的中间位置时,线框又恰好做匀速直线运动。求:
(1)当ab边到达gg’与ff’的中间位置时做匀速直线运动的速度v.
(2)当ab边刚越过ff’进入磁场区域Ⅱ时,线框的加速度a.
(3)线框从ab边开始进入磁场Ⅰ至ab边到达gg’与ff’的中间位置的过程中产生的热量Q.
(1);(2);(3)
【解析】
试题分析: (1) 当ab边到达gg’与ff’的中间位置时,ab和cd两条边都在切割磁感线,故回路中的感应电动势E=2BLv,回路中的电流I=,ab边和cd边都受到向沿斜面向上的安培力,线框总安培力F= 2BLv,此时线框匀速运动,所以有,由此可求得
(2)正方形线框的ab边刚越过ee’线后即作匀速运动,回路中的感应电动势E0=2BLv0
由平衡条件可知:mgsinθ=BIL
由欧姆定律可知:.解得
在ab边刚越过ff’线时,ab和cd两条边都在切割磁感线,故回路中的感应电动势E’=2BLv,
由牛顿第二定律得:
得:
(3)最后由能量关系便可求得:
.
考点:导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;电磁感应中的能量转化
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科目:高中物理 来源:2012届浙江省温州市温州中学高三第三次模拟考试理科综合物理试卷(带解析) 题型:计算题
如图所示为一固定的游戏轨道,左右两侧的斜直管道PA与PB分别与半径R=1cm的“8”字型圆形管道的低端圆滑连接,处于同一竖直平面内。两斜直管道的倾角相同,高度相同,粗糙程度也相同,管口A、B两处均用光滑小圆弧管连接(其长度不计,管口处切线竖直),管口到低端的竖直高度H2=0.4m,“8”字型管道内壁光滑,整个管道粗细均匀,装置固定在竖直平面内。质量m=0.5kg的小物块从距管口A的正上方H1=5m处自由下落,第一次到达最低点P处时的速度大小为10m/s,此后经管道运动到B处并竖直向上飞出,然后又再次落回,… … ,如此反复。忽略物块进入管口时因碰撞而造成的能损,忽略空气阻力,小物块视为质点,管道内径大小不计,最大静摩擦力大于滑动摩擦力,g取10m/s2。求:
(1)小物块第一次到达“8”字型管道顶端时对管道的作用力F
(2)小物块第一次离开管口B后上升的最高点距管口处的距离h
(3)小物块能离开两边槽口的总次数
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