兩個沿豎直方向的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的勻強磁場穿過光滑的水平桌面,它們的寬度均為L。質(zhì)量為m、邊長為L的平放在桌面上的正方形線圈的ab邊與磁場邊界ee′平行且兩者間的距離為L,如圖所示。線圈在恒力作用下由靜止開始沿桌面加速運動,ab邊進入左邊的磁場時恰好做速度為v的勻速直線運動,求:

(1)當ab邊剛越過ff′時線圈的加速度;

(2)當ab邊運動到ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動,從ab邊剛越過ee′到達右邊磁場正中間位置的過程中,線圈共產(chǎn)生多少熱量?

解:(1)設(shè)恒力為F,由線圈開始運動到ab邊進入磁場前瞬間,據(jù)動能定理W=ΔEk得:

F=  ①

ab邊剛越過ee′未到達ff′時做勻速運動,處于平衡狀態(tài),磁場力大小F1=F,設(shè)磁感應(yīng)強度為B,線圈電阻為R,則感應(yīng)電動勢ε1=BLv

磁場力F1=BI1L

因為I1=

F1=  ②

當ab邊剛越過ff′時,ab、cd感應(yīng)電動勢大小、方向相同,故:總電動勢ε2=2ε1,電流I2=2I1

所以磁場力的合力F2=4F1

由牛頓第二定律和①④式得

a= (只寫出a=的給1分)

方向與運動方向相反。

(2)設(shè)ab邊運動到ff′與gg′正中間時速度為v3,則感應(yīng)電動勢ε3=2BLv3,磁場力大小F3=⑤,此時線圈又做勻速運動,磁場力的大小F3=F  ⑥

由②⑤⑥式得v3=  ⑦

根據(jù)動能定理WF-WB=ΔEk

根據(jù)能量守恒定律,從ab邊剛越過ee′到到達右側(cè)磁場正中間過程中,線圈產(chǎn)生的熱量與磁場力做的功大小相等,得

Q=  ⑧

由①⑦⑧式得Q=。

本題考查電磁感應(yīng)、動能定理、能量守恒定律等有關(guān)知識。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖(俯視)所示,空間有兩個沿豎直方向的有界勻強磁場,磁感強度都是B,磁場區(qū)的寬度都是L,邊界線相互平行,左邊磁場的方向豎直向下,右邊磁場的方向豎直向上.一邊長也為L的正方形導線框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通過磁場區(qū).線框的bc邊始終平行于磁場區(qū)的邊界,力F垂直于線框的bc邊,且線框的bc邊剛進入左邊磁場時和線框的ad邊將離開右邊磁場時,線框都恰好做勻速運動,此時線框中的電流為i0.試在右面i-x坐標平面上,定性畫出從導線框剛進入到完全離開磁場的過程中,線框內(nèi)的電流i隨bc邊位置的坐標x變化的曲線.

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科目:高中物理 來源: 題型:

兩個沿豎直方向的磁感強度大小相等、方向相反的勻強磁場穿過光滑的水平桌面,它們的寬度均為L.質(zhì)量為m、邊長為L的平放在桌面上的正方形線圈的ab邊與磁場邊界ee′的距離為L,如圖所示.線圈在恒力作用下由靜止開始沿桌面加速運動,ab邊進入右邊的磁場時恰好做速度為v的勻速直線運動.求:

(1)當ab邊剛越過ff′時線圈的加速度.

(2)當ab邊運動到ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動,從ab邊剛越過ee′到達右邊磁場正中間位置的過程中,線圈共產(chǎn)生多少熱量?

      

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖(俯視)所示,空間有兩個沿豎直方向的有界勻強磁場,磁感強度都是B,磁場區(qū)的寬度都是L,邊界線相互平行,左邊磁場的方向豎直向下,右邊磁場的方向豎直向上.一邊長也為L的正方形導線框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通過磁場區(qū).線框的bc邊始終平行于磁場區(qū)的邊界,力F垂直于線框的bc邊,且線框的bc邊剛進入左邊磁場時和線框的ad邊將離開右邊磁場時,線框都恰好做勻速運動,此時線框中的電流為i0.試在右面i-x坐標平面上,定性畫出從導線框剛進入到完全離開磁場的過程中,線框內(nèi)的電流i隨bc邊位置的坐標x變化的曲線.
精英家教網(wǎng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩個沿豎直方向的磁感強度大小相等、方向相反的勻強磁場穿過光滑的水平桌面,它們的寬度均為L.質(zhì)量為m、邊長為L的平放在桌面上的正方形線框的ab邊與磁場邊界的距離為L,線圈在恒力作用下由靜止開始沿桌面加速運動,ab邊進入左邊磁場時恰好做速度為v的勻速運動.求:

(1)當ab邊剛越過時線圈的加速度.

(2)當ab邊運動到之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動,從ab邊剛越過ab邊到達右邊磁場區(qū)正中間位置,線圈共產(chǎn)生多少熱量?

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科目:高中物理 來源:2003-2004學年上海市高三(下)調(diào)研物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖(俯視)所示,空間有兩個沿豎直方向的有界勻強磁場,磁感強度都是B,磁場區(qū)的寬度都是L,邊界線相互平行,左邊磁場的方向豎直向下,右邊磁場的方向豎直向上.一邊長也為L的正方形導線框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通過磁場區(qū).線框的bc邊始終平行于磁場區(qū)的邊界,力F垂直于線框的bc邊,且線框的bc邊剛進入左邊磁場時和線框的ad邊將離開右邊磁場時,線框都恰好做勻速運動,此時線框中的電流為i.試在右面i-x坐標平面上,定性畫出從導線框剛進入到完全離開磁場的過程中,線框內(nèi)的電流i隨bc邊位置的坐標x變化的曲線.

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