如圖所示,一邊長(zhǎng)L=10cm的正方形金屬導(dǎo)體框abcd,從某一高度h m處開始豎直向下自由下落,其下邊進(jìn)入只有水平上邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框平面保持與磁場(chǎng)垂直,線框底邊保持水平.已知正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=0.02Ω,自下邊ab進(jìn)入磁場(chǎng)直到上邊cd也進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為止,整個(gè)線框恰好能夠保持做勻速直線運(yùn)動(dòng).若g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力,求:
(1)線框下落的高度h;
(2)線框在上述進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱Q.
分析:(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)安培力和重力平衡求出進(jìn)入磁場(chǎng)的速度,結(jié)合速度位移公式求出下落的高度.
(2)在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求熱量Q.
解答:解:(1)在線框以v進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),對(duì)線框受力分析如圖:
因?yàn)榫框勻速運(yùn)動(dòng),∴二力平衡,即:F=mg…①
又:F=BIL…②
而I=
E
R
…③
  E=BLv…④
又:mgh=
1
2
mv2
…⑤
聯(lián)解上四式得:∴h=(
mgR
B2L2
)2?
1
2g
=0.2m…⑥
(2)在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律有:Q=mgL=0.1J…  ⑦
答:
(1)線框下落的高度h為0.2m;
(2)線框在上述進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱Q是0.1J.
點(diǎn)評(píng):本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)和電學(xué)的綜合,難度中等,電磁感應(yīng)是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題,需加強(qiáng)訓(xùn)練.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,一邊長(zhǎng)L=0.2m,質(zhì)量m1=0.5kg,電阻R=0.1Ω的正方形導(dǎo)體線框abcd,與一質(zhì)量為m2=2kg的物塊通過輕質(zhì)細(xì)線跨過兩定滑輪相連.起初ad邊距磁場(chǎng)下邊界為d1=0.8m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.5T,磁場(chǎng)寬度d2=0.3m,物塊放在傾角θ=53°的斜面上,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.現(xiàn)將物塊由靜止釋放,經(jīng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)當(dāng)ad邊從磁場(chǎng)上邊緣穿出時(shí),線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng).(g取10m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)線框ad邊從磁場(chǎng)上邊緣穿出時(shí)速度的大。
(2)線框剛剛?cè)窟M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的大?
(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程線框產(chǎn)生的焦耳熱為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,一邊長(zhǎng)L,質(zhì)量m2=m,電阻為R的正方形導(dǎo)體線框abcd,與一質(zhì)量為m1=2m的物塊通過輕質(zhì)細(xì)線繞過定滑輪P和輪軸Q后相聯(lián)系,Q的輪和軸的半徑之比為r1:r2=2:1.起初ad邊距磁場(chǎng)下邊界為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B,磁場(chǎng)寬度也為L(zhǎng),且物塊放在傾角θ=53°的斜面上,斜面足夠長(zhǎng),物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.現(xiàn)將物塊由靜止釋放,經(jīng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)當(dāng)ad邊從磁場(chǎng)上邊緣穿出時(shí),線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng).(sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)線框與物體在任一時(shí)刻的動(dòng)能之比;
(2)ad邊從磁場(chǎng)上邊緣穿出時(shí)速度的大;
(3)ad剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框動(dòng)能的大小和線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中通過ab截面的電量;
(4)線框穿過磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年四川省成都市鐵路中學(xué)高二5月月考物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題

(13分)如圖所示,一邊長(zhǎng)L= 0.2m,質(zhì)量m1=0.5kg,電阻R= 0.1Ω的正方形導(dǎo)體線框abcd,與一質(zhì)量為m2=2kg的物塊通過輕質(zhì)細(xì)線跨過兩光滑的定滑輪相連。起初ad邊距磁場(chǎng)下邊界為d2=0.8m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.5T,磁場(chǎng)寬度d1="0." 3m,物塊放在傾角θ=53°的斜面上,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,F(xiàn)將物塊m1由靜止釋放,經(jīng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)當(dāng)ad邊從磁場(chǎng)上邊緣穿出時(shí),線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s,sin53°=0.8,cos53°= 0.6)求:
  
(1)線框ad邊從磁場(chǎng)上邊緣穿出時(shí)速度的大?
(2)線框剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的大?
(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程線框產(chǎn)生的焦耳熱為多少?

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科目:高中物理 來源:2012屆北京市西城區(qū)南區(qū)高二下學(xué)期期末質(zhì)量檢測(cè)物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題

(16分)如圖所示,一邊長(zhǎng)L=10cm的正方形金屬導(dǎo)體框abcd,從某一高度h m處開始豎直向下自由下落,其下邊進(jìn)入只有水平上邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T。線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框平面保持與磁場(chǎng)垂直,線框底邊保持水平。已知正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=0.02,自下邊ab進(jìn)入磁場(chǎng)直到上邊cd也進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為止,整個(gè)線框恰好能夠保持做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力,求:

(1)線框下落的高度h;
(2)線框在上述進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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