如图所示,一正方形线圈从某一高度自由下落,恰好匀速进入其下方的匀强磁场区域.已知正方形线圈质量为m,边长为L,电阻为R,匀强磁场的磁感应强度为B,高度为2L,求
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如图所示,一正方形线圈从某一高度自由下落,恰好匀速进入其下方的匀强磁场区域.已知正方形线圈质量为m,边长为L,电阻为R,匀强磁场的磁感应强度为B,高度为2L,求
题型:不详
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如图所示,一正方形线圈从某一高度自由下落,恰好匀速进入其下方的匀强磁场区域.已知正方形线圈质量为m,边长为L,电阻为R,匀强磁场的磁感应强度为B,高度为2L,求:
(1)线圈进入磁场时回路产生的感应电流I
1
的大小和方向;
(2)线圈离开磁场过程中通过横截面的电荷量q;
(3)线圈下边缘刚离开磁场时线圈的速度v的大小.
答案
(1)线圈进入磁场时匀速,
由平衡条件得:mg=F
安
,
且F
安
=BI
1
L,
解得:
I
1
=
mg
BL
,
由右手定则可知:沿逆时针方向.
(2)在线圈离开磁场的过程中:
q=
.
I
•△t
,
电流:
.
I
=
.
E
R
=
△ϕ
△t
R
,
电荷量:
q=
.
I
△t=
△ϕ
R
=
B
L
2
R
;
(3)线圈刚进入磁场时:E
1
=BLv
0
,
电流:
I
1
=
E
1
R
,
线圈刚进入磁场时的速度:
v
0
=
mgR
B
2
L
2
,
从线圈完全进入磁场到线圈下边缘刚离开磁场的过程中,
线圈做匀加速运动,则
v
2
-
v
20
=2gL
,
解得:
v=
m
2
g
2
R
2
B
4
L
4
+2gL
;
答:(1)线圈进入磁场时回路产生的感应电流I
1
mg
BL
,方向:沿逆时针方向;
(2)线圈离开磁场过程中通过横截面的电荷量为
B
L
2
R
;
(3)线圈下边缘刚离开磁场时线圈的速度为
m
2
g
2
R
2
B
4
L
4
+2gL
.
举一反三
如图所示,两个正方形虚线框之间的四个区域有大小相等的匀强磁场,左侧两个区域垂直纸面向里,右侧两个区域垂直纸面向外.现有一个大小与磁场区域外边缘等大的正方形金属线框abcd正对着磁场区域水平向右匀速运动,在线圈通过磁场区域时有下面四个图象,其中A是电路中电流时间图象,B是线圈中bc部分两端电压时间图象,C是线框受到的安培力时间图象,D是线框中焦耳热功率时间图象,则可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,有界匀强磁场磁感应强度B=0.2T,磁场宽度为3m.一正方形属框边长L=1m,每边电阻为0.2Ω,金属框以10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线向垂直.则金属框穿过磁场区域的过程中,金属框内的感应电流的最大值为( )
A.1.5A
B.2.0A
C.2.5A
D.3.5A
题型:不详
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|
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如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5m,P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B
0
=0.2T的匀强磁场中,两金属棒L
1
、L
2
平行地搁在导轨上,其电阻均为r=0.1Ω,质量分别为M
1
=0.3kg和M
2
=0.5kg.固定棒L
1
,使L
2
在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始运动.试求:
(1)当电压表读数为U=0.2V时,棒L
2
的加速度为多大;
(2)棒L
2
能达到的最大速度v
m
.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,一个足够长的“门”形金属导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽度L=0.50m,一根质量为m=0.50kg的均匀金属棒ab横跨在导轨上且接触良好,abMP恰好围成一个正方形,该导轨平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中,ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f
m
=1.0N,ab棒的电阻为R=0.10Ω,其他各部分电阻均不计,开始时,磁感应强度B
0
=0.50T
(1)若从某时刻(t=0)开始,调节磁感应强度的大小使其以
△B
△t
=0.20T/s的变化率均匀增加,则经过多少时间ab棒开始滑动?
(2)若保持磁感应强度B
0
的大小不变,从t=0时刻开始,给ab棒施加一个水平向右的拉力F,使它以a=4.0m/s
2
的加速度匀加速运动,请推导出拉力F的大小随时间变化的函数表达式,并在所给的F-t坐标上作出拉力F随时间t变化的F-t图线.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,一边长L=10cm的正方形金属导体框abcd,从某一高度hm处开始竖直向下自由下落,其下边进入只有水平上边界的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T.线框进入磁场时,线框平面保持与磁场垂直,线框底边保持水平.已知正方形线框abcd的质量m=0.1kg,电阻R=0.02Ω,自下边ab进入磁场直到上边cd也进入磁场时为止,整个线框恰好能够保持做匀速直线运动.若g=10m/s
2
,不计空气阻力,求:
(1)线框下落的高度h;
(2)线框在上述进入磁场的过程中感应电流产生的焦耳热Q.
题型:不详
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|
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