如圖12-17所示,水平地面上方的H高區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),水平界面PP′是磁場(chǎng)的上邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向是水平的,垂直于紙面向里.在磁場(chǎng)的正上方,有一個(gè)位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導(dǎo)線框abcd,ab長(zhǎng)為l1,bc長(zhǎng)為l2,H＞l2,線框的質(zhì)量為m,電阻為R.使線框abcd從高處自由落下,ab邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中的運(yùn)動(dòng)情況是:cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)以后,線框先做加速運(yùn)動(dòng),然后做勻速運(yùn)動(dòng),直到ab邊到達(dá)邊界PP′為止.從線框開始下落到cd邊剛好到達(dá)水平地面的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求:

圖12-17

(1)線框abcd在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量是多少?

(2)線框是從cd邊距邊界PP′多高處開始下落的?

(3)線框的cd邊到達(dá)地面時(shí)線框的速度大小是多少?

(1)

(2)

(3)


解析:

(1)設(shè)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)的過程所用時(shí)間為t,通過線框的平均電流為I,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,則,ΔΦ=Bl1l2

通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量解得

(2)設(shè)線框從cd邊距邊界PP′上方h高處開始下落,cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,在安培力作用下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),直到安培力等于重力后勻速下落,速度設(shè)為v,勻速過程一直持續(xù)到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)結(jié)束,有

ε=Bl1v,FA=BIl1,FA=mg

解得

線框的ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,線框中沒有感應(yīng)電流.只有在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中有焦耳熱Q.線框從開始下落到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,線框的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為線框的動(dòng)能和電路中的焦耳熱.則有

解得

(3)線框的ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,只有重力作用下,加速下落,有

cd邊到達(dá)地面時(shí)線框的速度

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖12-17所示，圓形線圈質(zhì)量為1 kg，電阻為0.8 Ω，半徑為0.1 m，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右邊有垂直于線圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的磁場(chǎng).若線圈以初動(dòng)能5 J沿x軸方向進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間以后，當(dāng)線圈中產(chǎn)生的電能為3 J時(shí)，線圈恰好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)，則此時(shí)磁場(chǎng)力的功率為________W.

圖12-17

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖12-17所示，一質(zhì)量為m=0.016kg、長(zhǎng)L=0.5m、寬d=0.1m、電阻R=0.1Ω的矩形線圈，從h1=5m的高處由靜止開始下落，然后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)下邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由于磁場(chǎng)力的作用，線圈正好作勻速運(yùn)動(dòng)。

（1）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

（2）如果線圈的下邊通過磁場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間t=0.15s，求磁場(chǎng)區(qū)域的高度h2.

（3）求線圈的下邊剛離開磁場(chǎng)的瞬間，線圈的加速度的大小和方向。

（4）從線圈的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)開始到線圈下邊離開磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，在線圈中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

(1999年全國(guó),16)如圖7-17所示的圖a中有一條均勻的繩,1、2、3、4…是繩上一系列等間隔的點(diǎn).現(xiàn)有一列簡(jiǎn)諧橫波沿此繩傳播.某時(shí)刻,繩上9、10、11、12 四點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)方向如圖b所示(其他點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況未畫出),其中點(diǎn)12的位移為零,向上運(yùn)動(dòng),點(diǎn)9的位移達(dá)到最大值.試在圖c中畫出再經(jīng)過周期時(shí)點(diǎn)3、4、5、6的位置和速度方向,其他點(diǎn)不必畫.(圖c的橫、縱坐標(biāo)與圖a、b完全相同)?

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

(1998年全國(guó)，23)如圖12-17所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，一質(zhì)量為m、電量為－q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正方向射出，射出之后，第三次到達(dá)x軸時(shí)，它與O點(diǎn)的距離為L，求此粒子射出時(shí)的速度v和運(yùn)動(dòng)的總路程S(重力不計(jì)).

 

            圖12-17

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