如圖所示,傾角為θ的足夠長的光滑絕緣斜面上存在寬度均為L的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場區(qū)域,磁場的下邊界與電場的上邊界相距為3L,其中電場方向沿斜面向上,磁場方向垂直于斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。電荷量為q的帶正電小球(視為質(zhì)點(diǎn))通過長度為L的絕緣輕桿與邊長為L、電阻為R的正方形單匝線框相連,組成總質(zhì)量為m的“ ”型裝置,置于斜面上,線框下邊與磁場的上邊界重合,F(xiàn)將該裝置由靜止釋放,當(dāng)線框下邊剛離開磁場時(shí)恰好做勻速運(yùn)動;當(dāng)小球運(yùn)動到電場的下邊界時(shí)剛好返回。已知L=1m,B=0.8T,q=2.2×10-6C,R=0.1Ω,m=0.8kg,θ=53°,sin53°=0.8,g取10m/s2。求:

⑴線框做勻速運(yùn)動時(shí)的速度大小;
⑵電場強(qiáng)度的大小;
⑶正方形單匝線框中產(chǎn)生的總焦耳熱.
(1) (2)(3)

試題分析:(1)解:設(shè)線框做勻速運(yùn)動時(shí)的速度大小V
          則      3分
由平衡條件·2分
解得     1分
(2)從線框剛離開磁場區(qū)域到小球運(yùn)動到電場下邊界的過程
由動能定理    4分
解得:    2分
(3)經(jīng)足夠長的時(shí)間后,線框上邊運(yùn)動到磁場區(qū)域的下邊界時(shí)速度恰為零,此后線框不再進(jìn)入磁場,不再產(chǎn)生焦耳熱。從開始運(yùn)動到該狀態(tài),由能量守恒    2分
解得:
點(diǎn)評:當(dāng)線框產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),由安培力做功從而產(chǎn)生熱量.因安培力不恒定,所以運(yùn)用動能定理求得產(chǎn)生的熱量.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

圖中回路豎直放在勻強(qiáng)磁場中,磁場的方向垂直于回路平面向外,導(dǎo)體AC可以貼著光滑豎直長導(dǎo)軌下滑.設(shè)回路的總電阻恒定為R,當(dāng)導(dǎo)體AC從靜止開始下落后,下面敘述中正確的說法有     (     )
A.導(dǎo)體下落過程中,機(jī)械能不守恒
B.導(dǎo)體加速下落過程中,導(dǎo)體減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為在電阻上產(chǎn)生的熱量
C.導(dǎo)體加速下落過程中,導(dǎo)體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體增加的動能和回路中增加的內(nèi)能
D.導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定速度后的下落過程中,導(dǎo)體減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

兩個(gè)帶有中心軸的金屬圓圈a和b,其上都有多根輻向金屬條,現(xiàn)用兩根金屬導(dǎo)線分別將它們的中心軸與對方的邊緣接觸,整套裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,如右圖所示,不計(jì)一切摩擦.若圓圈a在外力作用下以恒定的角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),則圓圈b的轉(zhuǎn)動情況是(     )
A.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動
B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動
C.圓圈b的角速度等于圓圈a的角速度ω
D.圓圈b的角速度小于圓圈a的角速度ω

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示為兩根豎直地放置在地面上的金屬框架,框架的上端接有一電容量為C的電容器?蚣苌嫌幸毁|(zhì)量為m,長為L的金屬棒,平行于地面放置,與框架接觸良好無摩擦,棒離地面高度為h。強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與框架平面相垂直。開始時(shí)電容器不帶電。自靜止起將棒釋放,問棒落到地面需要多少時(shí)間?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在距離水平地面h=0.8 m的虛線的上方,有一個(gè)方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,正方形線框abcd的邊長l=0.2 m,質(zhì)量m=0.1 kg,電阻R=0.08 Ω。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連線框,另一端連一質(zhì)量M=0.2 kg的物體A。開始時(shí)線框的cd在地面上,各段繩都處于伸直狀態(tài),從如圖所示的位置由靜止釋放物體A,一段時(shí)間后線框進(jìn)入磁場運(yùn)動,已知線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動。當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場時(shí)物體A恰好落地,同時(shí)將輕繩剪斷,線框繼續(xù)上升一段時(shí)間后開始下落,最后落至地面。整個(gè)過程線框沒有轉(zhuǎn)動,線框平面始終處于紙面內(nèi),g取10 m/s2。求:

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B?
(2)線框從開始運(yùn)動至運(yùn)動到最高點(diǎn),用了多長時(shí)間?
(3)線框落地時(shí)的速度多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(15分)如圖甲所示,一正方形單匝線框abcd放在光滑絕緣水平面上,線框邊長為L,質(zhì)量為m,電阻為R.該處空間存在一方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,其右邊界MN平行于ab,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,要求:

(1)若線框保持靜止,求在時(shí)間t0內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱;
(2)若線框從零時(shí)刻起,在一水平拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,加速度大小為a,經(jīng)過時(shí)間t0線框cd邊剛要離開邊界MN.求在此過程中拉力所做的功;
(3)在(2)的情形下,為使線框在離開磁場的過程中,仍以加速度a做勻加速直線運(yùn)動,試求線框在離開磁場的過程中水平拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如下圖所示,相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m、電阻為R的正方形線圈abcd邊長為L(L<d),將線圈在磁場上方高h(yuǎn)處由靜止釋放,cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v0,cd邊剛離開磁場時(shí)速度也為v0,則線圈穿越磁場的過程中(從cd邊剛?cè)氪艌鲆恢钡絘b邊剛離開磁場)(  )
A.感應(yīng)電流做功為mgL
B.線圈進(jìn)入磁場的過程中一直做減速運(yùn)動
C.線圈的最小速度可能為
D.線圈的最小速度一定為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,豎直放置、寬度L=1.0m的框架上,放有一質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1.0Ω的導(dǎo)體棒MN,它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與框架平面垂直。用電動機(jī)無初速牽引導(dǎo)體棒上升,當(dāng)上升到h=3.8m時(shí),獲得穩(wěn)定的速度,導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量Q=2.0J,電動機(jī)牽引棒時(shí),電壓表、電流表的讀數(shù)分別為U=7.0V、I=1.0A,電動機(jī)內(nèi)阻r=1.0Ω。不計(jì)其它電阻及一切摩擦,導(dǎo)體棒與框架始終接觸良好,取重力加速度g=10 m/s2 。求:

(1)棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度的大小v;
(2)棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間t。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌上有一電阻為r的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌一端連接電阻R,其它電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,金屬棒ab在水平外力F的作用下以速度v向右作勻速運(yùn)動,則
A.金屬棒a端電勢比b端高
B.電阻R兩端的電壓為BLv
C.a(chǎn)b棒受到的安培力的方向向左
D.外力F做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱

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