图中abcd是一边长为l,具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc边中串接有电阻R,导线的电阻不计,虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab边平行,磁场区域

图中abcd是一边长为l,具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc边中串接有电阻R,导线的电阻不计,虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab边平行,磁场区域

题型:不详难度:来源:
图中abcd是一边长为l,具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc边中串接有电阻R,导线的电阻不计,虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab边平行,磁场区域的宽度为2l,磁感应强度为B,方向竖直向下,线框在一垂直于ab边的水平恒定拉力作用下,沿光滑水平面运动,直到通过磁场区域.已知ab边刚进入磁场时,线框便变为匀速运动,此时通过电阻R的电流的大小为i0,求:
(1)请说明导线框刚进磁场到完全离开磁场的受力与运动情况.
(2)试在图中的i-x坐标上定性画出:从导线框刚进磁场到完全离开磁场的过程中,流过电阻R的电流i的大小随ab边的位置坐标x变化的曲线.魔方格
答案
(1)根据线框所受安培力特点,可知:
①从ab边进入磁场到cd边进入磁场期间,线框是匀速运动(这时线框受磁场力和拉力平衡).
②线框全部进入磁场后到ab边离开磁场前的这段时间(即ab边的位置在l与2l之间),线框的磁通不变,线框中无感应电流,i=0,这期间线框不受磁场力,线框在恒定拉力F的作用下加速,使ab边在离开磁场时的速度大于ab边在进入磁场时的速度.
③当ab边离开磁场右边界时线框中的感应电流i>i0,其时线框(cd边)受到的磁场力大于恒定拉力(方向和恒定拉力相反),线框获得与运动方向相反的加速度.ab边离开磁场后(cd边还在磁场里),线圈做减速运动,使通过电阻R的电流i减小.这段时间使线框减速的反向加速度为:a=
F-F
m
,这段时间发生的物理过程是:速度逐渐减小,安培力逐渐减小,从而导致加速度逐渐减小,说明这段时间线框做加速度减小的减速运动.
(2)通过电阻R的电流i的大小随ab边位置坐标x变化的曲线如图:

魔方格
举一反三
如图所示,A1和A2是两只不同的电流表,V1和V2是两只相同的电压表.电流表A1的示数是1.4mA,电压表V1和V2的示数分别是0.6V和0.8V,试求:
(1)电流表A2示数;
(2)电流表A2的内阻.魔方格
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如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距为L=1m,定值电阻R1=4Ω,R2=2Ω,导轨上放一质量为m=1kg的金属杆,导轨和金属杆的电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B=0.8T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向下,现用一拉力F沿水平方向拉杆,使金属杆由静止开始运动.图乙所示为通过R1中的电流平方随时间变化的I12-t图线,求:
(1)5s末金属杆的动能;
(2)5s末安培力的功率
(3)5s内拉力F做的功.魔方格
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如图所示为画在同一个坐标系内的两个电源的端压与电流的U--I图线.两个电源的电动势和内阻分别为E1、E2和r1、r2,当外电路接入相同的定值电阻R时,其端压和电流分别为U1、U2和I1、I2,下列说法正确的是(  )
A.E1>E2、r1>r2
B.若U1>U2,则I1>I2
C.适当选择R,可使U1>U2,I1=I2
D.适当选择R,可使I1=I2、U1=U2
魔方格
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如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象,直线C为电阻R的两端电压与电流关系的图象.若这个电阻R分别接到a、b两个电源上,则(  )
A.R接到a电源上,电源的效率较高
B.R接到a电源上,电源的输出功率较大
C.R接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源的效率较低
D.R接到b电源上,电源的热效率和电源的效率都较高
魔方格
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如图所示,相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B,正方形线圈abcd边长为L(L<d),质量为m,电阻为R,将线圈在磁场上方高h处静止释放,cd边刚进入磁场时速度为v0,cd边刚离开磁场时速度也为v0,则从线圈cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场的过程中(  )
A.感应电流所做的功为mgd
B.感应电流所做的功为2mgd
C.线圈的最小速度可能为
mgR
B2L2
D.线圈的最小速度一定为


2g(h+L-d)
魔方格
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