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如图所示,倾角分别为37°和53°的两足够长绝缘斜面上端以光滑小圆弧平滑对接,左侧斜面光滑,斜面某处存在着矩形匀强磁场区域MNQP,磁场方向垂直于斜面向上,MN平行于斜面底边,。ab与PQ相距0.5m。一不可伸长的绝缘细轻绳跨过斜面顶端,一端连接着可视为质点的带正电薄板,一端连接在单匝正方形金属线框abcd的ab边中点,ab //MN,细绳平行于斜面侧边,线框与薄板均静止在斜面上,ab与PQ相距0.5m。已知薄板电荷量q=1×10–4C,薄板与线框的质量均为m=0.5kg,薄板与右侧斜面间的动摩擦因数μ=0.3,线框电阻R=1Ω,线框边长0.5m。(g=10 m/s2,sin37°=0.6,斜面固定,不计绳与斜面的摩擦)(1)求薄板静止时受到的摩擦力。(2)现在右侧斜面上方加一场强大小E= 9×103N/C,方向沿斜面向下的匀强电场,使薄板沿斜面向下运动,线框恰能做匀速运动通过磁场;在线框的cd边刚好离开磁场时,将电场方向即刻变为垂直于右侧斜面向下(场强大小不变),线框与薄板做减速运动最后停在各自的斜面上。求磁感应强度大小B和cd边最终与MN的距离x。试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
如图所示,倾角分别为37°和53°的两足够长绝缘斜面上端以光滑小圆弧平滑对接,左侧斜面光滑,斜面某处存在着矩形匀强磁场区域MNQP,磁场方向垂直于斜面向上,MN平行于斜面底边,
。ab与PQ相距0.5m。一不可伸长的绝缘细轻绳跨过斜面顶端,一端连接着可视为质点的带正电薄板,一端连接在单匝正方形金属线框abcd的ab边中点,ab //MN,细绳平行于斜面侧边,线框与薄板均静止在斜面上,ab与PQ相距0.5m。已知薄板电荷量q=1×10
–4
C,薄板与线框的质量均为m=0.5kg,薄板与右侧斜面间的动摩擦因数μ=0.3,线框电阻R=1Ω,线框边长0.5m。(g=10 m/s
2
,sin
3
7°=0.6,斜面固定,不计绳与斜面的摩擦)
(1)求薄板静止时受到的摩擦力。
(2)现在右侧斜面上方加一场强大小E= 9×10
3
N/C,方向沿斜面向下的匀强电场,使薄板沿斜面向下运动,线框恰能做匀速运动通过磁场;在线框的cd边刚好离开磁场时,将电场方向即刻变为垂直于右侧斜面向下(场强大小不变),线框与薄板做减速运动最后停在各自的斜面上。求磁感应强度大小B和cd边最终与MN的距离x。
试题解答
见解析
(1)设绳的张力大小为T,薄板所受静摩擦力大小为f
对线框由平衡条件有
(2分)
对薄板由平衡条件有
(2分)
联立以上两式代入数据解得f=1 N (1分)
摩擦力方向沿右侧斜面向上 (1分)
(2)设线框边长为L,线框做匀速运动时的速率为v,在磁场中受到的安培力为F,电场方向改变前后薄板受到的摩擦力大小分别为f
1
和f
2
在ab进入磁场前的过程中:
由能量守恒定律有
(2分)
代入数据解得v=1 m/s (1分)
线框在磁场中做匀速运动时:
(1分)
对线框由平衡条件有
(1分)
对薄板由平衡条件有
(1分)
联立以上三式代入数据解得B=2 T (1分)
在cd穿出磁场后的过程中:
(1分)
因为
,
所以绳子不会松弛,将和线框一起做减速运动
由能量守恒定律有
(2分)
代入数据解得
标签
选修3-1
鲁科版
解答题
高中
物理
磁场对电流的作用
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