如图所示,一个质量为m=0.016kg、长为L=0.5m、宽为d=0.1m、电阻R=0.1Ω的粗细均匀的矩形线框,从h1=5m的高度由静止自由下落,然后进入匀强
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如图所示,一个质量为m=0.016kg、长为L=0.5m、宽为d=0.1m、电阻R=0.1Ω的粗细均匀的矩形线框,从h1=5m的高度由静止自由下落,然后进入匀强
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如图所示,一个质量为m=0.016kg、长为L=0.5m、宽为d=0.1m、电阻R=0.1Ω的粗细均匀的矩形线框,从h
1
=5m的高度由静止自由下落,然后进入匀强磁场,磁场的磁感应强度B=0.4T,磁场方向与线框平面垂直,g=10m/s
2
.求:
(1)刚进入时线框的电流大小和方向;
(2)请通过计算判断,线框刚进入磁场时做什么运动?线框从刚进入磁场到完全进入磁场,产生多少热量?
(3)如果线框的下边ab通过磁场区域的时间t=0.15s,求磁场区域的高度h
2
;
(4)请定性画出线框穿越磁场过程中电流随时间的变化关系(取顺时针为正).
答案
(1)线框进入磁场时的速度为v
1
=
2gh
=10 m/s
产生的感应电动势为E=Bdv
1
=0.4V
感应电流I=
Bd
v
1
R
=4A,方向:顺时针
(2)线框所受的安培力为F=BId=0.16N,G=mg=0.16N,故线框做匀速运动.
Q=mgL=0.08J
(3)线圈全部进入磁场用的时间t
1
=
L
v
1
=0.05 s,
由题意得:
v
1
(t-t
1
)+
1
2
g(t-t
1
)
2
=h
2
-L
代入数据解得h
2
=1.55 m.
(4)
举一反三
一根导线长0.2m,通过3A的电流,垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10
-2
N,则该处的磁感应强度B的大小为______T,如果长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度的大小为______T.拿走导线,该处的磁感应强度的大小为______ T.
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磁场对电流的作用力F、磁感应强度B、电流I三者的方向有确定的空间关系,在如图所示的四个图片中,能正确表示是这种关系的是( )
A.
B.
C.
D.
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某同学在研究长直导线周围的磁场时,为增大电流,用多根导线捆在一起代替长直导线,不断改变多根导线中的总电流I和测试点与直导线的距离r,测得下表所示数据:
由上述数据可得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B=______T.在由数据得出关系式时可以采用保持某一物理量不变,采用作图或从数据上得出另外两个物理量之间的关系,这在物理量上被称作______法,是物理学中经常应用的方法之一.(要求估算出比例系数,保留一位有效数字,用等式表示)
题型:不详
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两条长直导线互相平行,通有同方向电流,两导线把平面分为①、②、③三个区域,如右图所示.则磁感应强度可能为零的位置( )
A.只能出现在②区域中
B.有可能同时出现在①、③区域中
C.只能出现在①、③两区域中的一个区域
D.有可能不存在磁感应强度为零的情况
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在赤道上,地磁场可看成是沿南北方向的磁场,磁感应强度的大小是5.0×10
-5
T.如果赤道上有一根沿东西方向的直导线,长为30m,载有自西向东的电流16A,地磁场对这根导线的安培力大小和方向是( )
A.2.4×10
-2
N,竖直向上
B.1.2×10
-2
N,竖直向上
C.2.4×10
-2
N,竖直向下
D.1.2×10
-2
N,竖直向下
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