如图所示,质量为m=0.1kg粗细均匀的导线,绕制成闭合矩形线框,其中长LAC=50cm,宽LAB=20cm,竖直放置在水平面上.中间有一磁感应强度B=1.0T
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如图所示,质量为m=0.1kg粗细均匀的导线,绕制成闭合矩形线框,其中长LAC=50cm,宽LAB=20cm,竖直放置在水平面上.中间有一磁感应强度B=1.0T
题型:不详
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来源:
如图所示,质量为m=0.1kg粗细均匀的导线,绕制成闭合矩形线框,其中长L
AC
=50cm,宽L
AB
=20cm,竖直放置在水平面上.中间有一磁感应强度B=1.0T,磁场宽度d=10cm的匀强磁场.线框在水平向右的恒力F=2N的作用下,由静止开始沿水平方向运动,使AB边进入磁场,从右侧以v=1m/s的速度匀速运动离开磁场,整个过程中始终存在大小恒定的阻力F
f
=1N,且线框不发生转动.求线框AB边:
(1)离开磁场时感应电流的大小;
(2)刚进入磁场时感应电动势的大小;
(3)穿越磁场的过程中安培力所做的总功.
答案
(1)由题意知线圈离开磁场时已经匀速运动,水平方向上线框受到向右恒力F、向左的阻力F
f
和安培力F
安
,根据平衡条件得:
F=F
f
+F
安
=F
f
+BIL
AB
;
解得:I=
F-
F
f
B
L
AB
=
2-1
1×0.2
A=5A
(2)线圈进入磁场前做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:
F-F
f
=ma
则有:a=
F-
F
f
m
=
2-1
0.1
=10m/s
2
由v
0
2
=2as得:v
0
=
2as
=
2×10×0.2
=2m/s
所以线圈进入磁场时感应电动势的大小为:
E=BL
AB
v
0
=1×0.1×2V=0.4V
(3)线圈在穿越磁场的过程中,运用动能定理得:
(F-F
f
)d+W=
1
2
mv
2
-
1
2
mv
0
2
得:W=
1
2
mv
2
-
1
2
mv
0
2
-(F-F
f
)d=
1
2
×
0.1×(1
2
-2
2
)-(2-1)×0.1J=-0.25J
答:(1)离开磁场时感应电流的大小是5A;
(2)刚进入磁场时感应电动势的大小是0.4V;
(3)穿越磁场的过程中安培力所做的总功是-0.25J.
举一反三
如图所示,光滑的“Π”形金属导体框竖直放置,质量为m的金属棒MN与框架接触良好,磁感应强度分别为B
1
、B
2
的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd和cdef区域.现从图示位置由静止释放金属棒MN,金属棒进入磁场区域abcd后恰好做匀速运动.下列说法正确的有( )
A.若B
2
=B
1
,则金属棒进入cdef区域后将加速下滑
B.若B
2
=B
1
,则金属棒进入cdef区域后仍将保持匀速下滑
C.若B
2
<B
1
,则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑
D.若B
2
>B
1
,则金属棒进入cdef区域后可能先减速后匀速下滑
题型:不详
难度:
|
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如图所示,光滑金属导轨PN与QM相距1m,电阻不计,两端分别接有电阻R
1
和R
2
,且R
1
=6Ω,R
2
=3Ω,ab导体棒的电阻为2Ω.垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现使ab以恒定速度v=3m/s匀速向右移动,求:
(1)金属棒上产生的感应电动势E
(2)R
1
与R
2
消耗的电功率分别为多少?
(3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大?
题型:不详
难度:
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足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙,与水平面之间的夹角为α,间距为L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B,MP间接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,其他电阻不计.如图所示,用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab,使金属杆由静止开始运动,杆运动的最大速度为v
m
,ts末金属杆的速度为v
1
,前ts内金属杆的位移为x,(重力加速度为g)求:
(1)金属杆速度为v
1
时加速度的大小;
(2)整个系统在前ts内产生的热量.
题型:不详
难度:
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如图所示,让闭合矩形线圈abcd从高处自由下落一段距离后进入匀强磁场,从bc边开始进入磁场到ad边刚进入磁场的这一段时间里,图5所示的四个V-t图象中,肯定不能表示线圈运动情况的是( )
A.
B.
C.
D.
题型:不详
难度:
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如图所示,在竖直平面内,一个线圈从某高度自由落下,在下方存在水平方向的匀强磁场,某同学对线圈进入磁场的过程做出如下分析:在进入过程,线圈中产生感应电流,磁场对感应电流存在安培力作用,方向竖直向上,阻碍线圈进入磁场.从而得出下列两个结论:
(1)线圈是减速进入磁场的;
(2)在进入过程中,线圈的加速度大小将小于重力加速度.
请你对该同学的结论是否正确提出自己的观点.要求:适当假设物理量(用符号表示),通过计算分析来说明你自己的观点.
题型:不详
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