如图所示,质量为m、边长为L的正方形线框,从有界的匀强磁场上方由静止自由下落,线框电阻为R.匀强磁场的宽度为H.(L<H),磁感应强度为B,线框下落过程中ab边
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如图所示,质量为m、边长为L的正方形线框,从有界的匀强磁场上方由静止自由下落,线框电阻为R.匀强磁场的宽度为H.(L<H),磁感应强度为B,线框下落过程中ab边
题型:不详
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如图所示,质量为m、边长为L的正方形线框,从有界的匀强磁场上方由静止自由下落,线框电阻为R.匀强磁场的宽度为H.(L<H),磁感应强度为B,线框下落过程中ab边与磁场边界平行且保持水平.已知ab边刚进入磁场时和ab边刚穿出磁场时线框都做减速运动,加速度大小都为
1
3
g.求:
(1)ab边刚进入磁场时和ab边刚出磁场时的速度大小;
(2)线框进入磁场的过程中,产生的热量;
(3)cd边刚进入磁场时,线框的速度大小.
答案
(1)ab边刚进入磁场时和ab边刚出磁场时,由牛顿第二定律可得:
B
2
L
2
V
R
-mg=m•
1
3
g,
解得:v=
4mgR
3
B
2
L
2
(2)线框进入磁场的过程中,由能量守恒可得:
mgL+
1
2
mv
2
-
1
2
mv′
2
=Q
解得:Q=mgL+mg(H-L)=mgH
(3)设cd边刚进入磁场时线框的速度大小为v′,考察从cd边刚进入磁场到ab边刚出磁场的过程,由动能定理可得:mg(H-L)=
1
2
mv
2
-
1
2
mv′
2
解得:v′=
16
m
2
g
2
R
2
9
B
2
L
4
-2g(H-L)
答:(1)ab边刚进入磁场时和ab边刚出磁场时的速度大小为
4mgR
3
B
2
L
2
;
(2)线框进入磁场的过程中,产生的热量mgH.
(3)cd边刚进入磁场时,线框的速度大小
16
m
2
g
2
R
2
9
B
2
L
4
-2g(H-L)
.
举一反三
如图所示,在同一水平面的两导轨相互平行,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为0.9kg的金属棒垂直导轨方向放置.导轨间距为0.5m.当金属棒中的电流为5A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增加到8A时金属棒能获得2m/s
2
的加速度,g取10m/s
2
.求:
(1)磁场的磁感应强度B.
(2)导棒与水平导轨间的滑动摩擦系数μ.
题型:不详
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如图所示,MN、PQ是与水平面成θ角的两条平行光滑且足够长的金属导轨,其电阻忽略不计.空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B.导体棒ab、cd垂直于导轨放置,且与轨道接触良好,每根导体棒的质量均为m,电阻均为r,轨道宽度为L.与导轨平行的绝缘细线一端固定,另一端与ab棒中点连接,细线承受的最大拉力T
m
=2mgsinθ.今将cd棒由静止释放,则细线被拉断时,cd棒的( )
A.速度大小是
2mgrsinθ
B
2
L
2
B.速度大小是
mgrsinθ
B
2
L
2
C.加速度大小是2gsinθ
D.加速度大小是0
题型:不详
难度:
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如图半径为r的光滑金属圆环,被固定于磁感应强度为B方向垂直于圆环平面向里的匀强磁场中.一根金属杆ab在平行圆环平面且垂直杆的拉力作用下,沿圆环以速度v作匀速直线运动.设金属圆环和金属杆每单位长度的电阻都是R
0
.求杆运动到离圆心O的距离为
r
2
时,拉力的牵引功率.
题型:不详
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两根相距为L的平行光滑金属导轨竖直放置,上端通过导线连接阻值为R的电阻.现有n个条形匀强磁场,方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为a,间距也为a.一个质量为m、长为L的导体棒(电阻不计)与导轨垂直,在距磁场区域1为a的位置由静止开始释放,此后一直没有离开导轨,且每当进入磁场区域均做匀速运动.求
(1)区域Ⅰ的磁感应强度的大小;
(2)导体棒通过磁场区域2的时间;
(3)导体棒从开始下落到穿过磁场区域n的过程中,电阻R上总共产生的电热.
题型:不详
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如图甲所示,一对足够长的平行粗糙导轨固定在水平面上,两导轨间距l=1m,左端之间用R=3Ω的电阻连接,导轨的电阻忽略不计.一根质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆静置于两导轨上,并与两导轨垂直.整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.现用水平向右的拉力F拉导体杆,拉力F与时间t的关系如图乙所示,导体杆恰好做匀加速直线运动.在0~2s内拉力F所做的功为W=
68
3
J,重力加速度g取10m/s
2
.求:
(1)导体杆与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)在0~2s内通过电阻R的电量q;
(3)在0~2s内电阻R上产生的热量Q.
题型:不详
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