如图甲所示,水平边界线MN、PQ之间有一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.abcd为一正方形单匝导线框,ab边紧靠下边界PQ,线框的质量m=0.2kg,边长L=1

如图甲所示,水平边界线MN、PQ之间有一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.abcd为一正方形单匝导线框,ab边紧靠下边界PQ,线框的质量m=0.2kg,边长L=1

题型:不详难度:来源:
如图甲所示,水平边界线MN、PQ之间有一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.abcd为一正方形单匝导线框,ab边紧靠下边界PQ,线框的质量m=0.2kg,边长L=1.0m,总阻R=2.0Ω.图乙是线框在竖直向上的拉力F作用下由静止开始向上运动的v-t图象.已知线框在运动过程中始终在竖直平面内,且不发生转动,t1=0.5s,拉力大小F1=10.4N;线框穿过磁场所用的时间t=4.8s;g取10m/s2
(1)求匀强磁场的磁感应强度大小.
(2)在图丙中画出与v-t图相对应的F-t图象(不要求写出解答过程).

魔方格
答案
(1)由v-t图象可知,磁场宽度
  h=
v1
2
t1
+v1△t2+
v1+v2
2
t3
-L=
2
2
×1+2×3+
2+0.5
2
×0.8-1m=7m>L
,①
0-1.0s内线框运动的距离 h1=
v1
2
t1=1m=L

魔方格

故0.5s末,线框的ab边在磁场中,而cd边仍在磁场外 ②
此时速度v0=1.0m/s,拉力F=10.4N,
加速度 a1=
v1
t1
=2m/s2
 ③
感应电动势E=BLv0,④
电流I=
E
R
 ⑤
根据牛顿第二定律得 F-BIL-mg=ma1
联立解得B=


(F-ma1-mg)R
L2v0
=4T
 ⑦
(2)与v-t图象相对应的F-t图象如图所示  ⑧
答:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小是4T.
(2)与v-t图象相对应的F-t图象如图所示.
举一反三
质量为m、边长为L的正方形线框,从有水平边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(H>L),磁感强度为B,方向水平.线框下落过程中ab边与磁场界面平行、与磁场垂直.已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时都作减速运动,加速度大小均为a=g/4(g为当地的重力加速度).不计空气阻力,试求:
(1)ab边刚进入磁场时速度v1的大小;
(2)cd边刚进入磁场时线框速度v2的大小;
(3)线框穿越整个磁场的过程中消耗的电能.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,两光滑平行导轨MN、PQ水平放置在匀强磁场中,间距为L,磁感应强度为B的磁场与导轨所在平面垂直.质量为m的金属棒ab垂直导轨且可沿导轨自由移动.导轨左端M、P接一定值电阻,阻值为R,金属棒ab和导轨电阻均不计.现将金属棒ab沿导轨由静止向右拉使之平动,保持拉力的功率恒定,金属棒ab最终以速度3v作匀速运动.
求:
(1)金属棒匀速运动时,拉力的大小.
(2)在此过程中,当ab的速度为v时的加速度为多大?魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
正方形闭合线圈置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,线圈电阻不能忽略.用力将线框分别以速度v1、v2匀速拉出磁场,且v1>v2,在这两个过程中,通过导线横截面的电荷量q1:q2=______,线框中产生的焦耳热Q1:Q2=______,线框所受安培力大小F1:F2=______.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上.质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端.若运动过程中,金属杆保持与导轨垂直且接触良好,并不计轨道与金属杆ab的电阻及空气阻力,则(  )
题型:不详难度:| 查看答案
题型:南京模拟难度:| 查看答案
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A.上滑过程的时间比下滑过程长
B.金属杆ab返回到底端时速度大小仍为v0
C.上滑过程通过电阻R的电量与下滑过程一样多
D.上滑过程电流对电阻R所做的功比下滑过程多
如图,长L1、宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,
线圈平面与磁感线垂直.将线圈以速度v向右匀速拉出磁场的过程中,求:
(1)拉力大小F;
(2)线圈中产生的热量Q;
(3)通过线圈某一截面的电荷量q.魔方格