Question

（12分）如圖，光滑斜面的傾角α＝30°，一個(gè)矩形導(dǎo)體線框abcd放在斜面內(nèi)，ab邊水平，長(zhǎng)度l₁＝1m，bc邊的長(zhǎng)度l₂＝0．6 m，線框的質(zhì)量m＝1kg，總電阻R＝0．1Ω，線框通過(guò)細(xì)線與質(zhì)量為m＝2kg的重物相連，細(xì)線繞過(guò)定滑輪，不計(jì)定滑輪對(duì)細(xì)線的摩擦，斜面上水平線ef的右側(cè)有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0．5T，如果線框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的，ef線和斜面最高處gh（gh是水平的）的距離s＝11．4m，取g＝10m／s²，求

（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v：
（2）ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線時(shí)的速度大小．

Answer 1

6m/s    12m/s

試題分析：（1）因?yàn)榫�框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng)，所以重物受力平衡，有
Mg=.（1分）
線框abcd受力平衡F_T′=mgsinα+F_A.（1分）
ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Bl₁v,（1分）
形成的感應(yīng)電流  I = ,（1分）
受到的安培力    F_A = BIl₁.（1分）
聯(lián)立上述各式得Mg=mgsinα+.
∵M(jìn) =" 2" kg, g =" 10" m/s², m =" 1" kg, α =" 30°," B =" 0.5" T, l₁ =" 1" m, R ="0.1" Ω，
∴v=6m/s.（1分）
（2）線框abcd全部進(jìn)入磁場(chǎng)后五感應(yīng)電流，對(duì)線框和重物，有
Mg－mgsinθ=（m+M）α（2分）
∴α=5m/s²
設(shè)線框到達(dá)gh處的速度為v′，有－ =2a（s－l₂）,（2分）
∵v="6m/s," a=5m/s²,s=11.4m,l₂=0.6m，∴=12m/s.（2分）