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在生产线框的流水线上,为了检测出个别不合格的未闭合线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能
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问题描述:

在生产线框的流水线上,为了检测出个别不合格的未闭合线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框.其物理情景简化如下:如图所示,通过绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝纯电阻铜线框,传送带与水平方向夹角为α,以恒定速度v0斜向上运动.已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B.线框质量为m,电阻为R,边长为L(d>2L),线框与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.闭合线框在进入磁场前相对传送带静止,线框刚进入磁场的瞬间,和传送带发生相对滑动,线框运动过程中上边始终平行于MN,当闭合线框的上边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同.设传送带足够长,且线框在传送带上始终保持上边平行于磁场边界.求

(1)闭合线框的上边刚进入磁场时所受安培力F安的大小;

(2)从闭合线框上边刚进入磁场至刚要出磁场所用的时间t;

(3)从闭合线框上边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,电动机多消耗的电能E.

陆璐回答:
  (1)根据安培力公式得:F安=BIL…①根据闭合电路欧姆定律得:I=ER…②根据法拉第电磁感应定律得:E=BLv0…③由①②③式联立解得:F安=B2L2v0R…④(2)线框刚进入磁场至线框刚要出磁场的过程,根据动量定理:mgsin...
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