分析 (1)由E=BLv求出電動勢,由歐姆定律求電流,然后由安培力公式求出安培力.
(2)由牛頓第二定律求出加速度,由動能定理求出速度.
(3)由功的計算公式與動能定理求出功.
解答 解:(1)線框右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場時,感應(yīng)電動勢:E=BLv0,
感應(yīng)電流:I=ER=BLv0R,
右側(cè)邊所受安培力:F=BIL=B2L2v0R;
(2)線框以速度v0進(jìn)入磁場,在進(jìn)入磁場的過程中,受安培力而減速運動;進(jìn)入磁場后,在摩擦力作用下加速運動,
當(dāng)其右側(cè)邊到達(dá)PQ時速度又恰好等于v0,因此,線框在剛進(jìn)入磁場時,所受安培力最大,加速度最大,設(shè)為am;
線框全部進(jìn)入磁場的瞬間速度最小,設(shè)此時線框的速度為vmin,
線框剛進(jìn)入磁場時,根據(jù)牛頓第二定律有:F-μmg=mam,
解得:am=B2L2v0mR−μg,
在線框完全進(jìn)入磁場又加速運動到達(dá)邊界PQ的過程中,根據(jù)動能定理,得:
μmg(d−L)=12mv20−12mv2min,
解得:vmin=√v20−2μg(d−L);
(3)線框從右側(cè)邊進(jìn)入磁場到運動至磁場邊界PQ的過程中線框受摩擦力:f=μmg
由功的公式有:W1=fd=μmgd,
線框出磁場與進(jìn)入磁場的受力情況完全相同,故線框完全出磁場瞬間的速度仍為vmin;
在線框完全出磁場后到加速至與傳送帶速度相同的過程中,設(shè)其位移x,
由動能定理有:μmgx=12mv20−12mv2min,
解得:x=d-L,
線框右側(cè)邊出磁場到與傳送帶共速的過程中位移為:x'=x+L=d
此過程中摩擦力做功為:W2=f x'=μmgd,
因此,整個過程傳送帶對線框做的功:W=W1+W2=2μmgd;
答:(1)線框的右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場時所受安培力的大小為B2L2v0R;
(2)線框在進(jìn)入磁場的過程中,加速度的最大值為B2L2v0mR−μg-μg,速度的最小值為:√v20−2μg(d−L);
(3)從線框右側(cè)邊剛進(jìn)入磁場到整個線框穿出磁場后又相對傳送帶靜止的過程中,傳送帶對線框做的功為2μmgd.
點評 本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)相結(jié)合的一道綜合題,分析清楚運動過程是正確解題的前提與關(guān)鍵,分析清楚運動過程、應(yīng)用安培力公式、牛頓第二定律、動能定理、功的計算公式即可正確解題.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電流表A1讀數(shù)變小 | B. | 電流表A2讀數(shù)變大 | ||
C. | 電壓表V讀數(shù)不變 | D. | 電壓表V讀數(shù)變大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 兩個D形盒可接直流電源工作 | |
B. | 離子從磁場中獲得能量 | |
C. | 離子從電場中獲得能量 | |
D. | 隨著離子速度的增大,離子在D形盒中運動的周期將變短 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 小球在復(fù)合場中一定做勻速直線運動 | |
B. | 磁感應(yīng)強度B=m√2gh2qh,場強E=√2mgq | |
C. | 若換成帶正電的小球,小球仍可能做直線運動 | |
D. | 若同時改變小球比荷及初始下落高度h,小球仍能沿直線通過復(fù)合場 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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