在光滑的水平面上存在着两个磁感应强度大小相等,方向相反的匀强磁场区域,其宽度均为l,如图所示.一个质量为m、边长为l的正方形线框,在水平恒力作用下,从静止开始运
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在光滑的水平面上存在着两个磁感应强度大小相等,方向相反的匀强磁场区域,其宽度均为l,如图所示.一个质量为m、边长为l的正方形线框,在水平恒力作用下,从静止开始运
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在光滑的水平面上存在着两个磁感应强度大小相等,方向相反的匀强磁场区域,其宽度均为
l
,如图所示.一个质量为
m
、边长为
l
的正方形线框,在水平恒力作用下,从静止开始运动
l
,速度达到
v
0
,进人左边磁场时恰好作匀速运动.求:
(1)当
ab
边刚越过中界线2时,线框的加速度.
(2)当
ab
边刚越过中界线2和边界线3的中间位置时,线框又恰好做匀速运动,求线框从开始进人边界线1到
ab
边到达界线2、3中间位置的过程中,共产生多少热量.
答案
(1)3
v
0
2
/2
l
(2)
解析
(1)从开始运动到速度达到
v
0
的过程中,加速度大小
a
1
=
v
0
2
/2
l
.
在左边磁场中运动时受力平衡,即安培力等于拉力
F
,即
F=BIl
.
当
ab
边刚越过中界线2时,两边产生的感应电动势相加而产生感应电流,其大小为
I’=
2
I
,每边受到的安培力都是原来的2倍.这时两边受的安培力都向左,与拉力
F
反向,这时的加速度大小为
a=
3
a
1
=3
v
0
2
/2
l
.
(2)当
ab
边刚越过中界线2和边界线3的中间位置时,线框又恰好受力平衡,设这时的速度为
v’
,则4
B
2
l
2
v’/R=F
,这说明
v’=v
0
/4.
根据功能关系,线框从开始进人边界线1到
ab
边到达界线2、3中间位置的过程中产生的热量等于拉力
F
做的功与动能减少量之和,
即
.
举一反三
如图,两水平放置的、足够长的、平行的光滑金属轨道,其间距为L,电阻不计,轨道间为磁感强度B,方向竖直向上的匀强磁场,静置于轨道上的裸金属杆ab、cd的质量与电阻分别为
.现使ab杆以初动能Ek沿轨道向左运动直到后来ab杆、cd杆再达到平衡.求CD杆上产生的热量是多少?(其它能量损耗不计)
题型:不详
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如图所示,水平导轨离地高度H=0.8m,两导轨相距L=0.5m,在靠近导轨边缘处放一金属直导线cd.cd质量m=5g,匀强磁场竖直向上,磁感应强度B=0.5T,当开关闭合后,cd由于受安培力作用飞离导线做平抛运动,其落地点离导轨边缘的水平距离s=0.8m,试求:
(1)导线cd离开导轨时的速度;
(2)从S接通到导线cd离开导轨的这段时间内,通过导线的电量.
题型:不详
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闭合线圈
abcd
用绝缘硬竿悬于
O
点,虚线表示有界磁场
B
。把线圈从图示位置释放后使其摆动,不计其他阻力,线圈将很快就停在竖直方向平衡而不再摆动,这是为什么?
题型:不详
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某研究小组的同学利用铜芯电缆线和灵敏电流计做摇绳发电的探究实验。如图所示,他们将电缆线和灵敏电流计连成闭合回路,在操场上由两位同学手摇导线,其他同学观察灵敏电流计的指针变化。在下列说法中,你认为正确的研究结果应符合
A.摇动绳子时,流过灵敏电流计的电流是大小变化的直流电
B.摇动绳子时,灵敏电流计中电流的大小与两同学的站立方位无关
C.仅增加绳子的长度,灵敏电流计中的电流的最大值增大
D.仅增加摇绳的频率,灵敏电流计中的电流的最大值不变
题型:不详
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(12分)如图甲所示,某人设计了一种振动发电装置,它的结构是一个半径
r=
0.1m、20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中,磁场中的磁感线均沿半径方向均匀分布,从右侧观察如图乙所示。已知线圈所在位置磁感应强度
B
的大小均为0.2T,线圈总电阻为2Ω,它的引出线接有阻值为8Ω的灯泡
L
。外力推动与线圈相连的
P
端使其做往复运动,线圈切割辐向磁场中的磁感线产生感应电流,线圈位移随时间变化的规律如图丙所示(线圈位移取向右为正)。
(1)在丁图中画出感应电流随时间变化的图象(在乙图中取逆时针电
流为正〉;
(2)求每一次推动线圈运动过程中作用力的大小;
(3)若不
计摩擦等损耗,求该发电机的输出功率。
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