精英家教網(wǎng)如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,存在著兩個(gè)大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向與斜面垂直,兩磁場(chǎng)的寬度MJ和JG均為L(zhǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線(xiàn)框,由靜止開(kāi)始沿斜面下滑,當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線(xiàn)框恰好以速度v0做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí),線(xiàn)框又恰好以速度v做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).則下列說(shuō)法正確的是(  )
A、v=v0
B、線(xiàn)框離開(kāi)MN的過(guò)程中電流方向?yàn)閍dcba
C、當(dāng)ab邊剛越過(guò)JP時(shí),線(xiàn)框加速度的大小為3 gsinθ
D、從ab邊剛越過(guò)GH到ab邊剛越過(guò)MN過(guò)程中,線(xiàn)框產(chǎn)生的熱量為2mgLsinθ+
15
32
mv02
分析:當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線(xiàn)框恰好以速度 v0做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度為零.當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí),線(xiàn)框又恰好以速度v做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則知兩次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),重力沿斜面向下的分力與安培力平衡,安培力的表達(dá)式分別為F1=
B2L2v0
R
和F2=2BLI2=2BL×2
BLv
R
=
4B2L2v
R
,由平衡條件即可求出速度之比.從ab邊剛越過(guò)GH到ab邊剛越過(guò)MN過(guò)程中,線(xiàn)框克服安培力做功的大小等于重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能減小量之和,根據(jù)能量守恒定律求出產(chǎn)生的電能.
解答:解:
A、由題意當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線(xiàn)框恰好以速度 v0做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度為零.當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí),線(xiàn)框又恰好以速度v做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則知兩次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),重力沿斜面向下的分力與安培力平衡,安培力的表達(dá)式分別為F1=
B2L2v0
R
和F2=2BLI2=2BL×2
BLv
R
=
4B2L2v
R
,由平衡條件即可求出速度關(guān)系:4v=v0.故A錯(cuò)誤.
B、線(xiàn)框離開(kāi)MN的過(guò)程中,穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量減小,由楞次定律可行,線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba.故B正確.
C、當(dāng)ab邊未越過(guò)JP時(shí),線(xiàn)框做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),處于受力平衡,即mgsinθ=
B2L2v0
R
;當(dāng)ab邊剛越過(guò)JP時(shí),線(xiàn)框兩邊切割磁感線(xiàn),導(dǎo)致線(xiàn)框做勻減速運(yùn)動(dòng),受力分析,即mgsinθ-4
B2L2v0
R
=ma,從而可求出線(xiàn)框加速度的大小為3 gsinθ,故C正確;
D、從ab邊剛越過(guò)GH到ab邊剛越過(guò)MN過(guò)程中,線(xiàn)框的重力勢(shì)能和動(dòng)能均減小,根據(jù)功能關(guān)系得知,線(xiàn)框克服安培力做功的大小等于重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能減小量之和.則線(xiàn)框產(chǎn)生的熱量為mg×2Lsinθ+
1
2
m
v
2
0
-
1
2
mv2
=2mgLsinθ+
15
32
mv02
.故D正確
故選:BCD
點(diǎn)評(píng):本題中線(xiàn)框出現(xiàn)兩次平衡狀態(tài),由E=BLv、I=
E
R
、F=BIL推導(dǎo)安培力的表達(dá)式是關(guān)鍵,要注意當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí),線(xiàn)框ab、cd都切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線(xiàn)框中總電動(dòng)勢(shì)為2BLv.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖所示,在傾角為θ=37°的斜面兩端,垂直于斜面方向固定兩個(gè)彈性板,兩板相距d=2m,質(zhì)量為m=10g,帶電量為q=+1×10-7C的物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,物體從斜面中點(diǎn)以大小為v0=10m/s的速度沿斜面開(kāi)始運(yùn)動(dòng).若物體與彈性板碰撞過(guò)程中機(jī)械能不損失,電量也不變,勻強(qiáng)電場(chǎng)(方向與斜面平行)的場(chǎng)強(qiáng)E=2×106N/C,求物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程.(g取10m/s2  sin37°=0.6  cos37°=0.8)

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L4
.一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動(dòng)能EK0從a點(diǎn)出發(fā),沿AB直線(xiàn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng),其中小滑塊第一次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為2EK0,第一次到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能恰好為零,已知靜電力常量為k.求:
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