如下圖所示,水平地面上方的H高區(qū)域內(nèi)有勻強磁場,水平界面PP′是磁場的上邊界,磁感應(yīng)強度為B,方向是水平的,垂直于紙面向里.在磁場的正上方,有一個位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導(dǎo)線框abcd,ab長為l1,bc長為l2,H>l2,線框的質(zhì)量為m、電阻為R.現(xiàn)使線框abcd從高處自由落下,ab邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進入磁場的過程中的運動情況是:cd邊進入磁場以后,線框先做加速運動,然后做勻速運動,直到ab邊到達邊界PP′為止.從線框開始下落到cd邊剛好到達水平地面的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求:

(1)線框abcd在進入磁場的過程中,通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量是多少?
(2)線框是從cd邊距邊界PP′多高處開始下落的?
(3)線框的cd邊到達地面時線框的速度大小是多少?
(1)q=
(2)h=-l2
(3)v2=
(1)設(shè)線框abcd進入磁場的過程所用時間為t,通過線框的平均電流為I,平均感應(yīng)電動勢為,則=
=
ΔΦ=Bl1l2可得
=·=
通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量
q=·t=.
(2)設(shè)線框從cd邊距邊界PP′上方h高處開始下落,cd邊進入磁場后,切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力.線框在重力和安培力作用下做加速度逐漸減小的加速運動,直到安培力等于重力后勻速下落,速度設(shè)為v,勻速過程一直持續(xù)到ab邊進入磁場時結(jié)束,有
ε=Bl1v
I=
F安=BIl1,F安=mg
可得=mg
速度v=
線框的ab邊進入磁場后,線框中沒有感應(yīng)電流,只有在線框進入磁場的過程中有焦耳熱Q.
線框從開始下落到ab邊剛進入磁場的過程中,線框的重力勢能轉(zhuǎn)化為線框的動能和電路中的焦耳熱
mg(h+l2)=mv2+Q
得h=-l2.
(3)線框的ab邊進入磁場后,在只有重力的作用下加速下落,有
mv22-mv2=mg(H-l2)
cd邊到達地面時線框的速度
v2=
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,,電壓表與電流表的量程分別為0~10V和0~3A,電表均為理想電表。導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌電阻均不計,且導(dǎo)軌光滑,導(dǎo)軌平面水平,ab棒處于勻強磁場中。
(1)當(dāng)變阻器R接入電路的阻值調(diào)到30,且用=40N的水平拉力向右拉ab棒并使之達到穩(wěn)定速度時,兩表中恰好有一表滿偏,而另一表又能安全使用,則此時ab棒的速度是多少?
(2)當(dāng)變阻器R接入電路的阻值調(diào)到,且仍使ab棒的速度達到穩(wěn)定時,兩表中恰有一表滿偏,而另一表能安全使用,則此時作用于ab棒的水平向右的拉力F2是多大?
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌相距為L,且位于同一豎直平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間接有電阻R,輕質(zhì)金屬桿ab長為2L,緊貼導(dǎo)軌豎直放置,距b端為L/2處固定有質(zhì)量為m的球。整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B并垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場中,當(dāng)ab桿由靜止開始緊貼導(dǎo)軌繞b端向右自由倒下至水平位置時,球的速度為v,若導(dǎo)軌足夠長,導(dǎo)軌及金屬桿電阻不計,試求此過程中:
(1)電阻R消耗的電能;
(2)R中的電流最大值。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題


磁懸浮列車動力原理如下圖所示,在水平地面上放有兩根平行直導(dǎo)軌,軌間存在著等距離的正方形勻強磁場BlB2,方向相反,B1=B2=lT,如下圖所示。導(dǎo)軌上放有金屬框abcd,金屬框電阻R=2Ω,導(dǎo)軌間距L=0.4m,當(dāng)磁場Bl、B2同時以v=5m/s的速度向右勻速運動時,求
小題1:如果導(dǎo)軌和金屬框均很光滑,金屬框?qū)Φ厥欠襁\動?運動性質(zhì)如何?
小題2:如果金屬框運動中所受到的阻力恒為其對地速度的K倍,K=0.18,求金屬框所能達到的最大速度vm是多少?
小題3:如果金屬框要維持(2)中最大速度運動,它每秒鐘要消耗多少磁場能?
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖甲所示,空間有一寬為2L的勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度為B,方向垂直紙面向外.abcd是由均勻電阻絲做成的邊長為L的正方形線框,總電阻值為R.線框以垂直磁場邊界的速度v勻速通過磁場區(qū)域.在運動過程中,線框ab、cd兩邊始終與磁場邊界平行.設(shè)線框剛進入磁場的位置x=0,x軸沿水平方向向右.
在下面的乙圖中,畫出ab兩端電勢差Uab隨距離變化的圖象(其中U0=BLv).



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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如下圖所示,一根足夠長的水平滑桿SS′上套有一質(zhì)量為m的光滑金屬圓環(huán),在滑桿的正下方與其平行放置一足夠長的光滑水平的木制軌道PP′,PP′穿過金屬環(huán)的圓心.現(xiàn)使質(zhì)量為M的條形磁鐵以水平速度v0沿木制軌道向右運動,設(shè)磁鐵與圓環(huán)的最后速度分別為vM和vm,則(    )
A.磁鐵穿過金屬環(huán)后,兩者將先后停下來
B.圓環(huán)可能獲得的最大速度為
C.一定有vM>vm
D.可能有vM<vm

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

如圖12-12所示,導(dǎo)軌與一電容器的兩極板C、D連接,導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,當(dāng)ab棒向下運動時,帶正電的小球?qū)⑾騙____________板靠近.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖11-7所示裝置,導(dǎo)體棒AB,CD在相等的外力作用下,沿著光滑的軌道各朝相反方向以0.lm/s的速度勻速運動。勻強磁場垂直紙面向里,磁感強度B=4T,導(dǎo)體棒有效長度都是L=0.5m,電阻R=0.5Ω,導(dǎo)軌上接有一只R′=1Ω的電阻和平行板電容器,它的兩板間距相距1cm,試求:(l)電容器及板間的電場強度的大小和方向;

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖是用于觀察自感現(xiàn)象的電路圖.設(shè)線圈的自感系數(shù)較大,線圈的直流電阻RL與燈泡的電阻R滿足RL?R,則在開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間,可以觀察到(   )
A.燈泡立即熄滅
B.燈泡逐漸熄滅
C.燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象
D.只有在RL?R時,才會看到燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象

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