在平行于水平地面的有界匀强磁场上方有三个单匝线圈A、B、C,从同一高度由静止开始同时释放,磁感线始终与线圈平面垂直,三个线圈都是由相同的金属材料制成的正方形,A

在平行于水平地面的有界匀强磁场上方有三个单匝线圈A、B、C,从同一高度由静止开始同时释放,磁感线始终与线圈平面垂直,三个线圈都是由相同的金属材料制成的正方形,A

题型:不详难度:来源:
在平行于水平地面的有界匀强磁场上方有三个单匝线圈A、B、C,从同一高度由静止开始同时释放,磁感线始终与线圈平面垂直,三个线圈都是由相同的金属材料制成的正方形,A线圈有一个小缺口,B和C都闭合,但B的横截面积比C的大,如图所示,下列关于它们落地时间的判断,正确的是(  )

A.A、B、C同时落地                 B. A最早落地
C.B和C在A之前同时落地            D. A和C在B之前同时落地
答案
B
解析
电磁感应中的力学问题.
分析:A线圈有一个缺口,进入磁场后,不产生感应电流,不受安培力作用,只受重力,加速度等于g.而B、C线圈是闭合的,进入磁场后,产生感应电流,线圈受到竖直向上的安培力作用,根据牛顿第二定律研究BC加速度的关系,再分析下落时间的关系.
解:A线圈进入磁场后,不产生感应电流,线圈不受安培力作用,只受重力,加速度等于g.而B、C线圈是闭合的,进入磁场后,产生感应电流,线圈受到竖直向上的安培力作用,加速度小于g,则A线圈最先落地.
设B、C线圈的边长为L,横截面积为S,电阻率为ρ,密度为ρ,质量为m,进入磁场后速度为v时加速度为a,
根据牛顿第二定律得  。可知a与横截面积S无关,所以B、C线圈同时落地.
举一反三
如图所示,半径为L1 =" 2" m的金属圆环内上、下两部分各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B1 =" 10/π" T.长度也为L1、电阻为R的金属杆ab,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a端做逆时针方向的匀速转动,角速度为ω =" π/10" rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R1 = R,滑片P位于R2的正中央,R2 = 4R),图中的平行板长度为L2 =" 2" m,宽度为d =" 2" m.当金属杆运动到图示位置时,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度vo =" 0.5" m/s向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B2 =" 2" T,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射等影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力.提示:导体棒以某一端点为圆心匀速转动切割匀强磁场时产生的感应电动势为E=BL2ω/2)试分析下列问题:
(1)从图示位置开始金属杆转动半周期的时间内,两极板间的电势差UMN
(2)带电粒子飞出电场时的速度方向与初速度方向的夹角θ;
(3)带电粒子在电磁场中运动的总时间t
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如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨间距为L,导轨上有一质量为m、电阻为r的金属棒ab,导轨的另一端连接电阻R,其他电阻均不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下,金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动.则在这个过程中           (   )
A.随着ab运动速度的增大,其加速度将减小
B.外力F对ab做的功等于电路中产生的电能
C.棒克服安培力做的功一定等于电路中产生的内能
D.当ab棒的速度为v时,ab两端的电势差为BLv

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如图所示,电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置,其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R。在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的高度为d=0.5m。导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω;导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω,它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,且都能匀速穿过磁场区域,当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场. 设重力加速度为g=10m/s2。(不计a、b之间的作用)求:
(1)在整个过程中,a、b两棒克服安培力分别做的功;
(2)M点和N点距L1的高度。
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竖直放置的光滑U形导轨宽0.5m,电阻不计,置于很大的磁感应强度是1T的匀强磁场中,磁场垂直于导轨平面,如图16所示,质量为10g,电阻为1Ω的金属杆PQ无初速度释放后,紧贴导轨下滑(始终能处于水平位置)。问:
(1)到通过PQ的电量达到0.2c时,PQ下落了多大高度?
(2)若此时PQ正好到达最大速度,此速度多大?
(3)以上过程产生了多少热量?
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如图,倾角为θ,间距为L的光滑导轨上水平放置一条长也是L的直导线,若电源电动势为E,电源内阻为r,直导线电阻为R,其余部分电阻不计,磁感应强度大小为B,方向垂直斜面向上,若导线静止不动,则导线的质量为
A.B.
C.D.

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