(2008?東城區(qū)模擬)如圖所示,在高度差h=0.5m的平行虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T,方向垂直于豎直平面向里.正方形線框abcd,其質(zhì)量為m=0.1kg,邊長為L=0.5m,電阻為R=0.5Ω,線框平面與豎直平面平行.線框靜止在位置I時(shí),cd邊與磁場的下邊緣有一段距離,現(xiàn)用一豎直向上的恒力F=4.0N向上拉動(dòng)線框,使線框從位置Ⅰ無初速的向上運(yùn)動(dòng),并穿過磁場區(qū)域,最后到達(dá)位置Ⅱ(ab邊剛好出磁場).線框平面在運(yùn)動(dòng)過程中始終在豎直平面內(nèi),且cd邊保持水平.設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí),線框恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng).
求:(1)線框進(jìn)入磁場前與磁場下邊界的距離H;
(2)線框從位置Ⅰ運(yùn)動(dòng)到位置Ⅱ的過程中,恒力F做的功及線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量.
分析:(1)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí),線框恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng),分析線框的受力,由平衡條件列式得到安培力的大小,根據(jù)法拉第定律、歐姆定律得到安培力與速度的關(guān)系式,即可求出線框剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度.線框進(jìn)入磁場前做勻加速運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理列式求H.
(2)恒力F做功直接根據(jù)功的公式計(jì)算.根據(jù)能量守恒定律求解線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量.
解答:解:(1)由于線框cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí),線框恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng),故此時(shí)線框所受合力為零,分析可知 F-mg-FA=0
設(shè)此時(shí)線框的運(yùn)動(dòng)速度為v,安培力FA=BIL
感應(yīng)電流    I=
E
R
     
感應(yīng)電動(dòng)勢    E=BLv
聯(lián)立以上各式解得:線框勻速穿過磁場時(shí)的速度 v=
(F-mg)R
B2L2

代入數(shù)據(jù),解得:v=24 m/s  
根據(jù)動(dòng)能定理,線框從Ⅰ位置到cd邊剛進(jìn)入磁場的過程中,有
   F?H-mg?H=
1
2
mv2
  
代入數(shù)據(jù),解得:H=9.6 m  
(2)恒力F做的功 W=F?(H+h+L)   
代入數(shù)據(jù),解得 W=42.4 J   
cd邊進(jìn)入磁場到ab邊離開磁場的過程中,拉力F所做的功等于線框增加的重力勢能和產(chǎn)生的熱量Q,即
  F?(h+L)=mg?(h+L)+Q   
代入數(shù)據(jù),解得  Q=3.0 J 
答:
(1)線框進(jìn)入磁場前與磁場下邊界的距離H是9.6m;
(2)線框從位置Ⅰ運(yùn)動(dòng)到位置Ⅱ的過程中,恒力F做的功是42.4J,線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量是3J.
點(diǎn)評:本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路知識的綜合,掌握電磁感應(yīng)中的基本規(guī)律,如法拉第定律、歐姆定律,結(jié)合力學(xué)的動(dòng)能定理和平衡條件進(jìn)行研究.對于第2題中熱量,也可以根據(jù)焦耳定律這樣列式求解:Q=I2Rt=(
BLv
R
2?R?(
h+L
v
=3.0 J.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?東城區(qū)一模)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷.現(xiàn)將質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從半圓形管的水平直徑端點(diǎn)A靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí),對管壁恰好無壓力.若小球所帶電量很小,不影響O點(diǎn)處的點(diǎn)電荷的電場,則置于圓心處的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小為( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?東城區(qū)三模)如圖所示,有三塊截面為等腰直角三角形的透明材料(圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一個(gè)正方形棱鏡.從E點(diǎn)垂直于邊射入的單色光在F處發(fā)生全反射,在G、H連續(xù)發(fā)生兩次折射后射出.若該單色光在三塊材料中的傳播速率依次為v1、v2、v3,下列關(guān)系式中正確的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?東城區(qū)一模)下列說法正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?東城區(qū)三模)下列關(guān)于光現(xiàn)象的說法中正確的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?東城區(qū)三模)“綠色奧運(yùn)”是2008年北京奧運(yùn)會(huì)的三大理念之一,奧組委決定在各比賽場館使用新型節(jié)能環(huán)保電動(dòng)車,屆時(shí)奧運(yùn)會(huì)500名志愿者將擔(dān)任司機(jī),負(fù)責(zé)接送比賽選手和運(yùn)輸器材.在檢測某款電動(dòng)車性能的某次實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為800kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛,達(dá)到的最大速度為15m/s,利用傳感器測得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對應(yīng)的速度v,并描繪出F-
1v
圖象(圖中AB、BO均為直線).假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受的阻力恒定,求:
(1)根據(jù)圖線ABC,判斷該環(huán)保電動(dòng)車做什么運(yùn)動(dòng),并計(jì)算環(huán)保電動(dòng)車的額定功率;
(2)此過程中環(huán)保電動(dòng)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大;
(3)環(huán)保電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過多長時(shí)間速度達(dá)到2m/s?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案