(2005•南京三模)如图所示,两条光滑的绝缘导轨,导轨的水平部分与圆弧部分平滑连接,两导轨间距为L,导轨的水平部分有n

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  • 解题思路:(1)金属框从光滑导轨下滑的过程中,机械能守恒,要求高度,关键要求出金属框在进入第一段匀强磁场区域前的速度v0,可根据法拉第定律、欧姆定律和动量定理,对线框进入第一段、第二段、第三段…磁场区域列式,再累计求和,即可求出v0,再根据机械能守恒求解高度.

    (2)金属框穿过第(k-1)个磁场区域后和完全进入第k个磁场区域的过程中,由动量定理求得速度,即可求出电功率.

    (1)设金属框在进入第一段匀强磁场区域前的速度为v0,金属框在进入和穿出第一段匀强磁场区域的过程中,线框中产生平均感应电动势为

    .

    E=

    2BL2

    t

    平均电流强度为(不考虑电流方向变化)

    .

    I=

    .

    E

    r=

    2BL2

    rt

    由动量定理得:

    −B

    .

    ILt=mv1−mv0

    −B

    2BL2

    rtLt=mv1−mv0

    2B2L3

    r=mv1−mv0

    同理可得:−

    2B2L3

    r=mv2−mv1

    2B2L3

    r=mv3−mv2

    整个过程累计得:−n

    2B2L3

    r=0−mv0

    解得:v0=

    2nB2L3

    mr

    金属框沿斜面下滑机械能守恒:mgh=

    1

    2m

    v20

    解得 h=

    v20

    2g=

    2n2B4L6

    m2gr2

    (2)金属框中产生的热量Q=mgh,

    解得 Q=

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;动量定理;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 本题综合考查了机械能守恒定律、能量守恒定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律等,综合性较强,对学生能力要求较高,需加强这方面的训练.

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