两根相距为L的平行金属导轨固定于水平面上,导轨电阻不计。一个质量为m、长为L、宽为a的线框放在水平导轨上(如图所示),长边的电阻均为2R,宽边电阻不计,导轨与线框间的动摩
◎ 题目
两根相距为L的平行金属导轨固定于水平面上,导轨电阻不计。一个质量为m、长为L、宽为a的线框放在水平导轨上(如图所示),长边的电阻均为2R,宽边电阻不计,导轨与线框间的动摩擦因数为μ,两者接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻,导轨平面上有n个竖直向上的宽度为a、间距为b的匀强磁场 区域(a<b),磁感应强度为B。线框右边初始位于OO'处,OO'与第一个磁场区域左边界相距2a,求: (1)给线框向右的初速度v0,为使线框保持v0的速度一直向右穿过各磁场区域,需对线框施加水平向右的拉力。求线框不在磁场中时受到的拉力F1和在磁场中时受到的拉力F2的大小; (2)在(1)的情况下,求线框从OO'开始运动到线框左边刚离开第2个磁场区域过程中,拉力所做的功; (3)若线框初速度为零,现对其施以水平向右的恒定拉力F,使线框进入各磁场的速度都相同,求线框从OO'开始运动到线框左边刚离开第n个磁场区域的整个过程中,导轨左端电阻上产生的热量。 |
◎ 答案
解:(1)因为线框保持v0的速度不变,所以此过程中线框受力平衡 线框不在磁场中时F1=μmg 线框在磁场中时F2=μmg+BIL 线框切割磁感线时只有一条边在磁场中,产生电动势为E=BLv0 又电路中的总电阻为R总=3R,所以电流为 所以 (2)因为线框保持v0的速度不变,动能不变,所以总功为零 拉力所做的功WF=W克f+W克A 全过程中克服摩擦力做功为W克f=μmg(2a+3a+b) 全过程中克服安培力做功为W克A= 所以拉力所做的功 (3)进入磁场前, 为了使线框进入各磁场的速度都相同,线框在磁场中应减速,在非磁场中应加速 线框每次在磁场中减速过程,安培力做功相同设为WA,刚离开磁场时速度设为v2 则每次在磁场过程 ① 在非磁场应加速过程,加速到刚进入磁场时速度恰好为v1 则每次不在磁场过程 ② 联立①②解得WA=(F-μmg)(a+b) 整个过程中产生的总热量为Q总=-nWA=n(F-μmg)(a+b) 根据电路功率分配:导轨左端电阻上产生的热量为Q=Q总= |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“两根相距为L的平行金属导轨固定于水平面上,导轨电阻不计。一个质量为m、长为L、宽为a的线框放在水平导轨上(如图所示),长边的电阻均为2R,宽边电阻不计,导轨与线框间的动摩…”主要考查了你对 【电磁感应现象中的切割类问题】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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上一篇:如图所示两根电阻忽略不计的相同金属直角导轨相距为l,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面,且都是足够长。两金属杆ab,cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导
下一篇:两平行光滑金属导轨倾斜放置,与水平面夹角为30°,导轨间距为0.2m,其电阻不计,磁场方向垂直于导轨所在平面向下,磁感应强度B=0.5T,导体ab与cd电阻均为0.1Ω,重均为0.
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