如图所示,固定足够长的光滑斜面倾角α=30°,在斜面上放置一正方形金属线框abcd,边长为L,线框的质量为M,线框通过足够长的轻质细线跨过定滑轮与重物相连,重物质量为m,且M=4m。斜面上efgh区域有垂直斜面向上的匀强磁场,磁场区域的两平行边界ef、gh距离为d(d>L),磁感应强度大小为B,现线框从磁场上方某位置从静止开始下滑,在线框运动过程中,线框的ab边始终与磁场边界ef平行,斜面上的细线与斜面平行。已知ab边刚进磁场时速度大小为v且线圈做匀速直线运动进入磁场区域,cd边刚要离开磁场时速度大小为2v,重力加速度为g。则以下判断正确的是( )
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A.线框在进磁场之前做匀加速直线运动,加速度大小为![]() |
B.线框电阻为![]() |
C.穿越磁场过程中线框速度不会减小 |
D.线框在穿越磁场过程中产生的热量为![]() |
更新时间:2021-01-27 17:17:31
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【知识点】 求线框进出磁场时电阻上生热
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名校
【推荐1】如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象(其中OA、BC、DE相互平行).已知金属线框的边长为L(L小于磁场上下边界宽度)、质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均为已知量.(下落过程中bc边始终水平)根据题中所给条件,以下说法正确的是( )
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A.可以求出磁场上下边界的宽度 |
B.若磁场上下边界宽度为S,则从bc边进入磁场到ad边离开磁场的过程中,线框产生的焦耳热为mgS |
C.v1的大小为![]() |
D.线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经框横截面的电荷量多 |
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【推荐2】如图所示,一无限长通电直导线竖直固定,一质量为0.2kg的金属小球,以大小
、方向与直导线成60°的初速度斜向上抛出,已知速度方向与直导线在同一竖直面内。若不考虑空气阻力,则关于小球运动过程的说法正确的是( )
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A.小球受到的磁场力方向水平向左 |
B.小球受到的磁场力方向与速度方向相反 |
C.小球中产生的电能最多为0.3J |
D.小球中产生的电能最多为0.4J |
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【推荐3】某研学小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案。如图所示,在站台轨道下方埋一励磁线圈,通电后形成竖直方向的磁场(可视为匀强磁场)。在车身下方固定一矩形线框,利用线框进入磁场时所受的安培力,辅助列车快速刹车。已知列车的总质量为
,车身长为
,线框的短边
和
分别安装在车头和车尾,长度均为L(L小于匀强磁场的宽度),整个线框的电阻为
。站台轨道上匀强磁场区域足够长(大于车长s),车头进入磁场瞬间的速度为
,假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为
。已知磁感应强度的大小为
,车尾进入磁场瞬间,列车恰好停止。从车头刚进入磁场到列车停止过程中,下列说法正确的是( )
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A.可以求出车头刚进入磁场时的加速度 |
B.可以求出此过程流过线框的电荷量 |
C.从车头进入磁场到列车停止的过程,列车做匀减速直线运动 |
D.列车减少的动能全部转化为线框的焦耳热 |
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