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050两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上

适合高中物理教师和高中学生

050两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上

6月10日一大早,我到报摊上买报,第一时间看到《扬子晚报》上刊登的“江苏省高考试题”,我翻到物理试题,先看最后一题,又是一道用微元法解的以“电磁感应”为题材的大题,此类题目已连续出现3次,这是第4次,都是最后一题。恰好,我对这类题有了深入的研究,我的研究成果是:可以用“速度的变化对位移来说是均匀变化的运动”来理解。

【题目】如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为L、足够长且电阻忽略不计,导轨平面的倾角为α。条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为d

2的绝缘杆将导体

050两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上

棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置。总质量为m,置于导轨上。导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未画出)。线框的边长为d(L

d<),电阻为R,下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g。求:

(1)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳热Q;

(2)线框第一次穿越磁场区域所需的时间

t;

1

x。

(3)经过足够长时间后,线框上边与磁场区域下边界的最大距离

m

050两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上

【解答】(命题者提供的解答)

(1)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中,作用在线框的安培力做功为W

由动能定理W

?4

sinαBILd

mg+

d

=

-0

且W

=

Q-

解得=

4mgd BILd

sin

-

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