问题 计算题

如图所示,倾角θ的斜面上有四条间距均为d的水平虚线,在Ⅰ、Ⅱ区存在匀强磁场,大小均为B,方向垂直于斜面向下。矩形线框ABCD的质量为m,长为2d,宽为L,电阻为R。将其从图示位置静止释放(AB边位于Ⅰ区上边界),CD边到达Ⅱ区上边界时,线框刚好做匀速直线运动。不计一切摩擦,重力加速度为g。求:

AB通过磁场Ⅰ区的过程中,通过线圈的电荷量;

AB刚离开磁场Ⅰ区时的速率;

⑶线框通过两个磁场的过程中产生的电能。

答案

(1) (2                                   

(3)                                

(1)设AB边通过磁场Ⅰ区的时间,在此过程中,

                                                       (1分)

                                                         (1分)

                                                        (1分)

解得                                                (1分)

(2)设AB边刚离开磁场Ⅰ区时线框的速率为v1CD边到达Ⅱ区上边界时线框的速率为v2,由题意可知在AB边刚离开磁场Ⅰ区到CD边到达Ⅱ区上边界的过程中,线框做匀加速直线运动。则                                                       (2分)

                                                  (1分)

线框做匀速直线运动时,

                                                    (2分)

                                                        (1分)

解得:

                                 (1分)

(3)在线框完全通过两个磁场的过程中由动能定理可得

                                        (3分)

又因为                                                 (1分)

所以                                (1分)

单项选择题
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