Question

如圖所示，豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD、abcd的邊長(zhǎng)均為l、總電阻均為R，質(zhì)量分別為2m和m,它們分別系在一跨過(guò)兩個(gè)定滑輪的輕繩兩端，在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng). 開(kāi)始時(shí)ABCD的下邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上邊界重合，abcd的上邊到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的下邊界的距離為l. 現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放，當(dāng)ABCD剛?cè)�部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng). 不計(jì)摩擦和空氣阻力，求：

（1）系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小.

（2）兩線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱.

（3）線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間.

 

Answer 1

【答案】

(1)   （2）  (3) 

【解析】

試題分析：解：(1)設(shè)兩線框剛勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v、此時(shí)輕繩上的張力為T，則對(duì)ABCD有：     ①

對(duì)abcd有：②

      ③

    ④

則  ⑤

（2）設(shè)兩線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的焦耳熱為Q，當(dāng)左、右兩線框分別向上、向下運(yùn)動(dòng)2l的距離時(shí)，兩線框等高，對(duì)這一過(guò)程，由能量守恒有：

由能量守恒定律有 ⑥ 

解⑤⑥得  

(3)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為t則

        ⑦

解⑤⑦得： 

考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；能量守恒定律；閉合電路的歐姆定律．

點(diǎn)評(píng)：導(dǎo)體桿在上升過(guò)程中，安培力隨著速度增加而變大，當(dāng)勻速時(shí)正好處于平衡狀態(tài)．由法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路毆姆定律可求出速度大小．