(2014•南昌模拟)如图所示,足够长的斜面与水平面的夹角为θ=53°,空间中自下而上依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区

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  • 解题思路:(1)对线框研究,运用动能定理求出导线框进入磁场 I 时的速度.

    (2)线框进入磁场后受重力、支持力、安培力和摩擦力,根据共点力平衡,结合闭合电路欧姆定律、切割产生的感应电动势公式求出磁感应强度的大小.

    (3)线框在相邻两个磁场之间加速的距离均为(d-L)=d0,根据动能定理求出线框进入第n个磁场时的速度,结合共点力平衡,知在每个磁场中所受的安培力均相等,从而求出磁感应强度的表达式.

    (1)线框从静止开始运动至刚进入磁场I时,以线框为研究对象,由动能定理有:(mgsinθ−μmgcosθ)•d0=

    1

    2mv12−0…①

    解①并代入数据得:

    v1=2m/s…②

    (2)线框在磁场I中匀速运动,由法拉第电磁感应定律:E1=B1Lv1…③

    由闭合电路欧姆定律:I1=

    E1

    R…④

    线框受到安培力:F1=B1I1L…⑤

    由平衡条件有:mgsinθ-μmgcosθ-F1=0…⑥

    联解①②③④⑤并代入数据得:B1=5T…⑦

    (3)线框在相邻两个磁场之间加速的距离均为(d-L)=d0,故线框由静止开始运动至刚进入第n个磁场时,由动能定理:n(mgsinθ−μmgcosθ)•d0=

    1

    2mvn2−0…⑧

    又由③④⑤得线框在第一个磁场I中受到的安培力:F1=

    B12L2v1

    R…⑨

    线框在第n个磁场受到的安培力:Fn=

    Bn2L2vn

    R…⑩

    线框在每个磁场区域中均作匀速直线运动,受到的安培力均相等:Fn=F1…(11)

    联解⑨⑩(11)(12)得:Bn=

    B1

    4n

    …(12)

    答:(1)导线框进入磁场 I 时的速度为2m/s.

    (2)磁场 I 的磁感应强度为5T.

    (3)磁场区域n的磁感应强度Bn与B1的函数关系为Bn=

    B1

    4n

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 本题考查了动能定理、闭合电路欧姆定律、共点力平衡、电磁感应等知识点,综合性较强,对学生的能力要求较高,要加强这方面的训练.

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