Question

如圖，一邊長L=0.4m、質(zhì)量m₁=0.2kg、電阻R=0.1Ω的正方形導(dǎo)體線框abcd，與一質(zhì)量為m₂=1.0kg的物塊通過輕質(zhì)細(xì)線跨過兩定滑輪相連．磁感應(yīng)強度B=1.0T，磁場寬度d₁=0.8m，開始時bc邊距磁場下邊界為d₂=1.0m，物塊放在傾角θ=53°的斜面上，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=

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．現(xiàn)將物塊由靜止釋放，經(jīng)過一段時間后發(fā)現(xiàn)當(dāng)ad邊從磁場上邊緣穿出時，線框恰好做勻速運動，已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，取g=10m/s²．求：
（1）線框ad邊從磁場上邊緣穿出時速度的大��；
（2）線框ad邊剛剛進入磁場時的動能；
（3）線框從開始運動到全部穿出磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱．

Answer 1

分析：根據(jù)物體運動狀態(tài)和受力分析，結(jié)合安培力公式求出線框ad邊從磁場上邊緣穿出時速度的大小
對整體運動動能定理，求出線框ad邊剛剛進入磁場時速度，再求出動能．
對整體運用能量守恒求出產(chǎn)生的焦耳熱．

解答：解：（1）設(shè)ad邊從磁場上邊緣穿出時速度為 v₁，物塊此后也勻速運動 
對m₂：T+μm₂gcos53°=m₂gsin53°
  求得：T=6 N
  對m₁：T-m₁g-F_安=0
F_安=BIL
解得：v₁=2.5m/s
（2）設(shè)線框ad邊剛剛進入磁場時，速度為v₂，對整體有
（m₂gsin53°-μm₂gcos53°）（d₂-L）-m₁g（d₂-L）=

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（m₁+m₂）v₂²
解得：v₂=2.5m/s
∴E_k=

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2

m₁v₂²=0.4J
（3）從開始運動到bc邊離開磁場，對整體有
（m₂gsin53°-μm₂gcos53°）（d₁+d₂）-m₁g（d₁+d₂）-W_安=

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2

（m₁+m₂）v₁²
對線框有Q=W_安
解得：Q=3.45 J．   
答：（1）線框ad邊從磁場上邊緣穿出時速度的大小是2.5m/s；
（2）線框ad邊剛剛進入磁場時的動能是0.4J；
（3）線框從開始運動到全部穿出磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱是3.45 J．

點評：本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)和功能關(guān)系的綜合，對于這類問題要正確受力分析，尤其是正確分析安培力的情況，然后分析清楚運動情況．