如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=300,在其上放置一矩形金屬線框abcd,ab的邊長l1=1m,bc的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細線繞過定滑輪與重物相連,細線與斜面平行且靠近;重物質(zhì)量M=2kg,離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh區(qū)域是有界勻強磁場,磁感應強度的大小為0.5T,方向垂直于斜面向上;已知ABef的距離為4.2m,efgh的距離為0.6m,ghCD的距離3.2m,取g=10m/s2;現(xiàn)讓線框從靜止開始運動(開始時刻,cd邊與AB邊重合),求:

(1)通過計算,在右圖中畫出線框從靜止開始運動到cd邊與CD邊重合時(不考慮ab邊離開斜面后線框的翻轉(zhuǎn)),線框的速度—時間圖象.
(2)線框abcd在整個運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱.

 
(1)        

(2)18J
(1)解法一:
如圖所示,線框abcd由靜止沿斜面向上運動,到ab與ef線重合過程中,線框受恒力作用,線框和重物以共同的加速度做勻加速運動,設(shè)為a1,則:
對M:          對m:      
(或?qū)ο到y(tǒng)直接列出:亦可)
聯(lián)立得:①、②m/s2     
設(shè)ab恰好要進入磁場時的速度為,則:
     m/s   
該過程的時間為:s  
ab邊剛進入磁場時:    
(或列出
            
聯(lián)立求解得:= 
故線框進入磁場后,做勻速直線運動,直到cd邊離開gh的瞬間為止。
s  
此時M剛好著地,細繩松弛,線框繼續(xù)向上做減速運動,其加速度大小為:m/s2,
直到線框的cd邊離開CD線。設(shè)線框cd邊離開CD的速度為
  
m/s  
s  
則線框的速度——時間圖象如右圖
解法二:
如圖所示,線框abcd由靜止沿斜面向上運動到ab與ef線重合的過程中,線框和重物在恒力作用下以共同的加速度做勻加速運動.
設(shè)ab恰好要進入磁場時的速度為,對線框和重物的整體在這一過程運用動能定理:                                      
解得:m/s  
該過程的時間為: 
ab邊剛進入磁場時由于切割磁感線而產(chǎn)生電流,所以線框受到沿斜面向下的安培力作用:                                         
故此時,  
故線框進入磁場后,做勻速直線運動,直到cd邊離開gh的瞬間為止。
s                                             
此時M剛好著地,細繩松弛,線框繼續(xù)向上做減速運動,設(shè)線框的cd邊到達CD線
的速度為,則對線框有:
  m/s
s   
則線框的速度——時間圖象如右圖
(2)解法一:J  
解法二:  
練習冊系列答案
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圖16-2-16

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的“U”型金屬框架,其框架平面與桌面平行。其ab部分的電阻為R.框架其它部分
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某種小發(fā)電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)


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柱面形狀,它與共軸的圓柱形鐵芯間的縫隙
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忽略。如圖2所示,單匝矩形導線框abcd
在鐵芯上構(gòu)成轉(zhuǎn)子,ab = cd = 0.4m,bc = 0.2m。
鐵芯的軸線OO′ 在線框所在平面內(nèi),線框可
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