如圖所示,輕繩繞過輕滑輪連接著邊長為L的正方形導線框A1和物塊A2,線框A1的電阻為R,質量為4m,物塊A2的質量為m,線框A1置于光滑斜面上,斜面的傾角300,斜面上兩勻強磁場區(qū)域I、II的平面寬度也為L,磁感應強度均為B,方向垂直斜面。線框ab邊距磁場邊界距離為L0。開始時各段繩都處于伸直狀態(tài),把它們由靜止釋放,ab邊剛穿過兩磁場的分界線CC進入磁場II時線框做勻速運動。求:
(1)ab邊剛進入磁場I時線框A1的速度v1;
(2)ab邊進入磁場II后線框A1的電功率P
(3)從ab邊剛進入磁場I到ab邊剛穿出磁場II的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(1) (2) (3)(2L-L0)mg-  
(1)由機械守恒:  1(2分)
解得:  2                                    (1分)
(2)設線框ab邊進入磁場II時速度為,則線框中產(chǎn)生的電動勢:      
    3                                         (2分)
線框中的電流    4                        (1分)
線框受到的安培力      5             (2分)
設繩對A1、A2的拉力大小為T則:
A1T+F=4mgsin30°     6                           (1分)
A2T="mg "               7                           (1分)
聯(lián)立⑤⑥⑦解得:   8                       (1分)
   9                                  (1分)
(3)從ab邊剛進入磁場I到cd邊剛穿出磁場II的過程中,根據(jù)能量守恒得:
4mg×2Lsin30°=mg×2L+    10          (2分)
由2810 解得線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q=(2L-L0)mg-     (2分)
拓展遷移:線圈穿越有界磁場運動的問題,是高中物理電磁學中常用的物理模型。往往要涉及到力學、電磁學中楞次定律、磁場對電流的作用、法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律等知識,其顯著特點就是物理過程比較復雜、綜合性強。因此解題時,一定認真細致地進行受力和過程分析,摸清問題的本質,采用對應規(guī)律或原理列式求解
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,xoy坐標系y軸左側和右側分別有垂直于紙面向外、向里的勻強磁場,磁感應強度均為B,一個圍成四分之一圓形的導體環(huán)oab,其圓心在原點o,半徑為R,開始時在第一象限。從t=0起繞o點以角速度ω逆時針勻速轉動。試畫出環(huán)內感應電動勢E隨時間t而變的函數(shù)圖象(以順時針電動勢為正)。

 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

由金屬板制成的U形導體框架寬度為d,以相對地的速度v1,在垂直磁場方向的平面上勻速移動,磁場方向垂直紙面向里.從框架右邊水平射入質量為m的帶電油滴,油滴相對地的速度為v2,方向水平向左.如果油滴恰好做勻速圓周運動,則該油滴帶______________電,其運動半徑R=____________.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

用同種材料粗細均勻的電阻絲做成ab、cd、ef三根導線,ef較長,分別放在電阻可忽略的光滑的平行導軌上,如圖12-3-9所示,磁場是均勻的,用外力使導線水平向右作勻速運動(每次只有一根導線在導軌上),而且每次外力做功功率相同,則下列說法正確的是(     )
A.a(chǎn)b運動得最快
B.ef運動得最快
C.導線產(chǎn)生的感應電動勢相等
D.每秒鐘產(chǎn)生的熱量不相等

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在傾角為θ足夠長的光滑斜面上,存在著兩個磁感應強度大小相等的勻強磁場,磁場方向一個垂直斜面向上,另一個垂直斜面向下,寬度均為L,如圖所示。一個質量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框在t=0時刻以速度v0進入磁場,恰好做勻速直線運動,若經(jīng)過時間t0,線框ab邊到達gg′與ff′中間位置時,線框又恰好做勻速運動,則下列說法正確的是(  )
A.當ab邊剛越過ff′時,線框加速度的大小為gsinθ
B.t0時刻線框勻速運動的速度為
C.t0時間內線框中產(chǎn)生的焦耳熱為
D.離開磁場的過程中線框將做勻速直線運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在勻強磁場中中有一矩形導線框,以相同的角速度按圖a、b、c、d所示的固定轉軸旋轉,用I1、I2、I3、I4表示四種情況下線框中產(chǎn)生的感應電流的有效值,則(  )
A.I1=I2=I3=I4B.I2>I1=>I3>I4
C.I1>I2>I3>I4D.I1=I2=I3>I4

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(17分)如圖甲所示,、為間距=0.5m足夠長的粗糙平行導軌,,導軌的電阻均不計。導軌平面與水平面間的夾角=37°,間連接有一個的電阻。有一勻強磁場垂直于導軌平面且方向向上,磁感應強度為.將一根質量為=0.05kg、內阻為的金屬棒緊靠放置在導軌上,且與導軌接觸良好,F(xiàn)由靜止釋放金屬棒,當金屬棒滑行至處時剛好達到穩(wěn)定速度,已知在此過程中通過金屬棒截面的電量=0.2C,且金屬棒的加速度與速度的關系如圖乙所示,設金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與平行。(取=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:

(1)金屬棒的內阻;(2)金屬棒滑行至處的過程中,電阻上產(chǎn)生的熱量。

題8圖

 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在磁感應強度B="1.0" T的勻強磁場中,金屬桿PQ在外力F作用下在粗糙U型導軌上以速度向右勻速滑動,兩導軌間距離L="1.0" m,電阻R=3.0,金屬桿的電阻r=1.0,導軌電阻忽略不計,則下列說法正確的是
A.通過R的感應電流的方向為由d到a
B.金屬桿PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的大小為2.0 V
C.金屬桿PQ受到的安培力大小為0.5 N
D.外力F做功大小等予電路產(chǎn)生的焦耳熱

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

處在勻強磁場中的閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下,又沿曲面的另一側上升到最大高度,設環(huán)的初速度為零,摩擦不計,曲面處在圖8所示的磁場中,則此過程中(          )
A.環(huán)滾上的高度小于h
B.環(huán)滾上的高度等于h
C.由于環(huán)在作切割磁感線運動,故環(huán)中有感應電流產(chǎn)生
D.環(huán)損失的機械能等于環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱

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