Question

【題目】（16分）如圖所示，兩平行的光滑金屬導軌安裝在一傾角的光滑絕緣斜面上，導軌間距L，導軌電阻忽略不計且足夠長，一寬度為d的有界勻強磁場垂直于斜面向上，磁感應強度為B。另有一長為2d的絕緣桿將一導體棒和一邊長為d（d <L）的正方形線框連在一起組成的固定裝置，總質(zhì)量為m，導體棒中通有大小恒為I的電流，將整個裝置置于導軌上。開始時導體棒恰好位于磁場的下邊界處，由靜止釋放后裝置沿斜面向上運動，當線框的下邊運動到磁場的上邊界MN處時裝置的速度恰好為零，之后裝置將向下運動，然后再向上運動，經(jīng)過若干次往返后，最終整個裝置將在斜面上作穩(wěn)定的往復運動。已知B=2.5T，I=0.8A，L=0.5m，m=0.04kg，d=0.38m，取g＝10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）裝置被釋放的瞬間，導線棒加速度的大小；

（2）從裝置被釋放到線框下邊運動到磁場上邊界MN處的過程中，線框中產(chǎn)生的熱量；

（3）裝置作穩(wěn)定的往復運動后，導體棒的最高位置與最低位置之間的距離。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】試題分析：（1）由（3分）

代入數(shù)據(jù)解得（2分）

（2）設裝置由靜止釋放到線框下邊運動到磁場上邊界的過程中，線框克服感應電流所受安培力做功為W，根據(jù)動能定理有（2分）

代入數(shù)據(jù)解得（2分）

（1分）

（3）裝置往復運動后，線框的上邊到達磁場的下邊將不再向上運動，導體棒的最高位置距磁場上邊界為d （2分）

導體棒的最低位置在磁場內(nèi)，設距離上邊界為x，有（2分）

代入數(shù)據(jù)解得（1分）

即（1分）