早教吧作业答案频道 -->物理-->
如图甲所示,光滑绝缘斜面的倾角θ=30°,矩形区域GHIJ(GH与IJ相距为d)内存在着方向垂直于斜面的匀强磁场.质量为m、边长为d的正方形闭合金属线框abcd平放在斜面上,开始时ab边与GH相距
题目详情
如图甲所示,光滑绝缘斜面的倾角θ=30°,矩形区域GHIJ (GH与IJ相距为d)内存在着方向垂直于斜面的匀强磁场.质量为m、边长为d的正方形闭合金属线框abcd平放在斜面上,开始时ab边与GH相距也为d,现用一平行于斜面的恒力拉动线框,使其由静止开始(t=0)沿斜面向上运动,当线框完全通过磁场后运动一段时间再撤去外力.已知线框运动的过程中产生的电流I随时间t变化的 I一t图象如图乙所示(规定电流沿abcd方向为正).已知向上穿过磁场时线框中电流大小为I0,前后两次通过磁场产生电流的时间之比为2:1,重力加速度为g,斜 足够长,线框ab边始终与GH平行,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)线框的电阻阻值;
(3)撤去外力之前线框位移的大小.

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)线框的电阻阻值;
(3)撤去外力之前线框位移的大小.
▼优质解答
答案和解析
(1)由I-t图象知道,线框向上和向下穿过磁场的过程都做匀速运动,设向上穿过磁场时线框的速度大小为v1,向下穿过磁场时线框的速度大小为v2,线框中电流大小为I;
根据运动学公式和欧姆定律可得:向上时,v1t1=2d,I0R=Bdv1;
向下时,v2t2=2d,IR=Bdv2;
根据共点力的平衡可得:mgsin30°=BId,
由题设条件知道t1:t2=2:1,
联立解得:B=
;
根据右手定则可知磁场方向垂直斜面向上;
(2)线框向上穿过磁场时.根据共点力平衡可得:
F=mgsin30°+BI0d,
线框从开始运动的ab边向上刚好进入磁场的过程中,根据动能定理可得:
(F-mgsin30°)d=
m
,
联立解得R=
;
(3)设撤去外力前位移大小为x,线框离开磁场后作用的位移为x-3d,
从线框离开磁场到再次进入磁场的过程中,根据动能定理可得:
F(x-3d)=
m
-
m
,
联立可得:x=4d.
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小为
,方向垂直斜面向上;
(2)线框的电阻阻值为
;
(3)撤去外力之前线框位移的大小为4d.
根据运动学公式和欧姆定律可得:向上时,v1t1=2d,I0R=Bdv1;
向下时,v2t2=2d,IR=Bdv2;
根据共点力的平衡可得:mgsin30°=BId,
由题设条件知道t1:t2=2:1,
联立解得:B=
mg |
4I0d |
根据右手定则可知磁场方向垂直斜面向上;
(2)线框向上穿过磁场时.根据共点力平衡可得:
F=mgsin30°+BI0d,
线框从开始运动的ab边向上刚好进入磁场的过程中,根据动能定理可得:
(F-mgsin30°)d=
1 |
2 |
v | 2 1 |
联立解得R=
mg
| ||
8
|
(3)设撤去外力前位移大小为x,线框离开磁场后作用的位移为x-3d,
从线框离开磁场到再次进入磁场的过程中,根据动能定理可得:
F(x-3d)=
1 |
2 |
v | 2 2 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
联立可得:x=4d.
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小为
mg |
4I0d |
(2)线框的电阻阻值为
mg
| ||
8
|
(3)撤去外力之前线框位移的大小为4d.
看了 如图甲所示,光滑绝缘斜面的倾...的网友还看了以下:
如图,已知正方形ABCD和线段a.请你在正方形ABCD中画出裁剪线并将它拼接成两个小正方形且使其中 2020-05-16 …
将正方形ABCD折叠,使顶点A与CD边上的点M重合,折痕交AD于E交BC于F,边AB折叠后与BC边 2020-05-17 …
如图所示,在绝缘光滑的水平面上,有一个质量为m、边长为L的正方形线框,用一垂直于ab边的恒定外力将 2020-07-12 …
如图是一个发电机的原理图,下列关于线圈a、b、c、d的各边切割磁感线的情况,正确的是()A.各边任 2020-07-26 …
粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边 2020-07-31 …
命题判断下列命题中,不正确的是A.对角线相等的平行四边形是矩形B.有一个角为60°的等腰三角形是等 2020-08-01 …
如图所示,竖直面内ABCD为一边长为d、质量为m、具有一定阻值的正方形刚性导线框,图中虚线是垂直于竖 2020-11-02 …
初二数学,半小时内做出来加分在正方形ABCD中,点E在AB上,点E不与A,B重合,过点E作FG垂直于 2020-11-21 …
正十七边形尺规作图最后一步过G4作OA垂直线交圆O于P4,过G6作OA垂直线交圆O于P6,则以圆O为 2020-12-02 …
正方形ABCD中,以对角线BD为边作菱形BDFE,使B、C、E三点在同一条直线上,连接BF,交CD于 2020-12-25 …