如圖所示,豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD、abcd的邊長(zhǎng)均為l、電阻均為R,質(zhì)量分別為2m和m,它們分別系在一跨過兩個(gè)定滑輪的輕繩兩端,在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).開始時(shí)ABCD的下邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上邊界重合,abcd的上邊到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的下邊界的距離為l.現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放,當(dāng)ABCD剛?cè)窟M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),系統(tǒng)開始做勻速運(yùn)動(dòng).不計(jì)摩擦和空氣阻力,求:
(1)系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小.
(2)兩線框從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱.
(3)線框abcd通過磁場(chǎng)的時(shí)間.
(1)如圖所示,設(shè)兩線框剛勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v、此時(shí)輕繩上的張力為T,則對(duì)ABCD有:T=2mg…①
對(duì)abcd有:T=mg+BIl…②
I=
E
R
…③
E=Blv…④
則:v=
mgR
B2l2
…⑤
(2)設(shè)兩線框從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過程中所產(chǎn)生的焦耳熱為Q,當(dāng)左、右兩線框分別向上、向下運(yùn)動(dòng)2l的距離時(shí),兩線框等高,對(duì)這一過程,由能量守恒定律有:4mgl=2mgl+
1
2
3mv2+Q
…⑥
解⑤⑥得:Q=2mgl-
3m3g2R2
2B4l4

(3)線框abcd通過磁場(chǎng)時(shí)以速度v勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)線框abcd通過磁場(chǎng)的時(shí)間為t則:t=
3l
v
…⑦
解⑤⑦得:t=
3B2l3
mgR

答:(1)系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小
mgR
B2l2

(2)兩線框從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱Q=2mgl-
3m3g2R2
2B4l4

(3)線框abcd通過磁場(chǎng)的時(shí)間:t=
3B2l3
mgR
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖,矩形線框abcd的ad和bc的中點(diǎn)M、N之間連接一電壓表,整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向與線框平面垂直,當(dāng)線框向右勻速平動(dòng)時(shí),以下說法正確的是( 。
A.穿過線框的磁通量不變化,MN間無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
B.MN這段導(dǎo)體做切割磁力線運(yùn)動(dòng),MN間有電勢(shì)差
C.MN間有電勢(shì)差,所以電壓表有讀數(shù)
D.因?yàn)闊o電流通過電壓表,所以電壓表無讀數(shù)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的有關(guān)說法正確的是( 。
A.只要穿過閉合電路中的磁通量不為零,電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生
B.穿過閉合電路中的磁通量減少,則電路中感應(yīng)電流就減小
C.穿過閉合電路中的磁通量越大,則電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
D.穿過閉合電路的磁通量變化越快,閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,空間存在著與圓臺(tái)母線垂直向外的磁場(chǎng),各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,圓臺(tái)母線與豎直方向的夾角為θ.一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為r的勻質(zhì)金屬環(huán)位于圓臺(tái)底部.環(huán)中通以恒定的電流I后圓環(huán)由靜止向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t后撤去該恒定電流并保持圓環(huán)閉合,圓環(huán)上升的最大高度為H.已知重力加速度為g,磁場(chǎng)的范圍足夠大.在圓環(huán)向上運(yùn)動(dòng)的過程中,下列說法正確的是( 。
A.在時(shí)間t內(nèi)安培力對(duì)圓環(huán)做功為mgH
B.圓環(huán)先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)
C.圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的最大速度為
2πRIrtcosθ
m
-gt
D.圓環(huán)先有擴(kuò)張后有收縮的趨勢(shì)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距L=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的電阻,一質(zhì)量m=0.1kg,電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T,棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)的位移x=9m時(shí)速度達(dá)到6m/s,此時(shí)撤去外力,棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來,已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2=2:1,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì),棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,求:
(1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中,通過電阻R的電荷量q;
(2)金屬棒MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)所需外力隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(3)外力做的功WF

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

(A)兩根足夠長(zhǎng)的光滑的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),電阻不計(jì),上端接有如圖所示的電路,電路中各電阻的阻值均為R,電容器的電容為C.有一個(gè)質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電阻同也為R的導(dǎo)體棒ab,水平跨接在兩金屬導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好且可無摩擦地滑動(dòng).空間存在著垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.導(dǎo)體棒在豎直向上的拉力作用下,以速度v勻速向上運(yùn)動(dòng),已知重力加速度為g,不計(jì)空氣的阻力.求:
(1)拉力F的大;
(2)在ab向上運(yùn)動(dòng)距離為h的過程中整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)電容器左右兩板那一板帶正電,所帶的電荷量q為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,光滑的“Π”形金屬導(dǎo)體框豎直放置,質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好,磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反,但均垂直于框架平面,分別處在abcd和cdef區(qū)域.現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN,金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域abcd后恰好做勻速運(yùn)動(dòng).下列說法正確的有( 。
A.若B2=B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后將加速下滑
B.若B2=B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后仍將保持勻速下滑
C.若B2<B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后可能先加速后勻速下滑
D.若B2>B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后可能先減速后勻速下滑

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,水平地面上方有一高度為H、上、下水平界面分別為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.矩形導(dǎo)線框ab邊長(zhǎng)為l1,bc邊長(zhǎng)為l2,導(dǎo)線框的質(zhì)量為m,電阻為R.磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里,磁場(chǎng)高度H>l2.線框從某高處由靜止落下,當(dāng)線框的cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的加速度方向向下、大小為
3g
5
;當(dāng)線框的cd邊剛離開磁場(chǎng)時(shí),線框的加速度方向向上、大小為
g
5
.在運(yùn)動(dòng)過程中,線框平面位于豎直平面內(nèi),上、下兩邊總平行于PQ.空氣阻力不計(jì),重力加速度為g.求:
(1)線框的cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),通過線框?qū)Ь中的電流;
(2)線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的速度大;
(3)線框abcd從全部在磁場(chǎng)中開始到全部穿出磁場(chǎng)的過程中,通過線框?qū)Ь橫截面的電荷量.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在水平面內(nèi)固定一光滑“U”型導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1m,整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度B=0.5T.一導(dǎo)體棒以v0=2m/s的速度向右切割勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)體棒在回路中的電阻r=0.3Ω,定值電阻R=0.2Ω,其余電阻忽略不計(jì).求:
(1)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
(2)R上消耗的電功率;
(3)若在導(dǎo)體棒上施加一外力F,使導(dǎo)體棒保持勻速直線運(yùn)動(dòng),求力F的大小和方向.

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同步練習(xí)冊(cè)答案