如圖所示,正方形線框abcd放在光滑絕緣的水平面上,其邊長(zhǎng)L=0.5m、質(zhì)量m=0.5kg、電阻R=0.5Ω,M、N分別為線框ad、bc邊的中點(diǎn).圖示兩個(gè)虛線區(qū)域內(nèi)分別有豎直向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=1T,PQ為其分界線.線框從圖示位置以速度v0=2m/s勻速向右滑動(dòng),當(dāng)MN與PQ重合時(shí),線框的速度v1=1m/s,此時(shí)立刻對(duì)線框施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的水平拉力,使線框勻速運(yùn)動(dòng)直至完全進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.求:

(1)線框由圖示位置運(yùn)動(dòng)到MN與PQ重合的過(guò)程中磁通量的變化量;
(2)線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大加速度的大;
(3)線框在圖示位置起直至完全進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱.
(1)0.25Wb (2) (3)1.25J

試題分析:(1)MN與PQ重合時(shí),穿過(guò)線框的磁通量為零,故磁通量的變化量為
   
(2)cd邊剛過(guò)PQ的瞬間,線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 
感應(yīng)電流的大小為  
線框所受安培力的大小為F=2BIL=2´1´4´0.5N=4N 
線框加速度的大小為 
(3)MN到達(dá)PQ前,由能量守恒可知,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為

MN與PQ重合的時(shí)刻,線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 
MN經(jīng)過(guò)PQ后,線框中產(chǎn)生的焦耳熱 
故在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為
點(diǎn)評(píng):當(dāng)線框靠慣性進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)階段,電流是變化的,要根據(jù)功能關(guān)系算出產(chǎn)生的焦耳熱,外力作用下勻速進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)階段,電流不變,用焦耳定律算出焦耳熱。
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的閉合正方形金屬線框的電阻為R,經(jīng)以速度v勻速穿過(guò)寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向與線框平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若L<d,線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為_(kāi)_____________;若L>d,線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為_(kāi)_______________。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

夏天將到,在北半球,當(dāng)我們抬頭觀看教室內(nèi)的電扇時(shí),發(fā)現(xiàn)電扇正在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。金屬材質(zhì)的電扇示意圖如圖,由于電磁場(chǎng)的存在,下列關(guān)于A、O兩點(diǎn)的電勢(shì)及電勢(shì)差的說(shuō)法,正確的是(  )

A.A點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)電勢(shì)高
B.A點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)電勢(shì)低
C.A點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)電勢(shì)相等
D.扇葉長(zhǎng)度越短,轉(zhuǎn)速越快,兩點(diǎn)間的電勢(shì)差數(shù)值越大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

飛機(jī)在北半球的上空以速度v水平飛行,飛機(jī)機(jī)身長(zhǎng)為a,翼展為b;該空間地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量為B1,豎直分量為B2;駕駛員左側(cè)機(jī)翼的端點(diǎn)用A表示,右側(cè)機(jī)翼的端點(diǎn)用B表示,用E表示飛機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則(   )
A.E=B1vb,且A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)B.E=B1vb,且A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)
C.E=B2vb,且A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)D.,且A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,光滑的平行導(dǎo)軌傾角為θ,處于垂直導(dǎo)軌平面磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌中接入電動(dòng)勢(shì)為E. 內(nèi)阻為r的直流電源,電路中有一阻值為R的電阻,其余電阻不計(jì),將質(zhì)量為m. 長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒由靜止釋放,求導(dǎo)體棒在釋放瞬間的加速度的大小。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)有理想邊界,用力將矩形線圈從有邊界的磁場(chǎng)中勻速拉出,在其他條件不變的情況下(    )
A.速度越大,拉力做功越多
B.線圈邊長(zhǎng)L1越大,拉力做功越多
C.線圈邊長(zhǎng)L2越大,拉力做功越多
D.線圈電阻越大,拉力做功越多

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,MN為金屬桿,在豎直平面內(nèi)貼著光滑金屬導(dǎo)軌由靜止下滑,導(dǎo)軌的間距l(xiāng)=10cm,足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌上端接有電阻R=0.4Ω,金屬桿電阻r=0.1Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于B=0.5T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.若桿穩(wěn)定下落時(shí),每秒鐘有0.02J的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能,求穩(wěn)定下落時(shí)MN桿的下落速度v=?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

【2012? 北京市西城區(qū)期末】如圖所示,光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內(nèi),MN、PQ平行且足夠長(zhǎng),兩軌道間的寬度L=0.50m。軌道左端接一阻值R=0.50Ω的電阻。軌道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.40T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量m=0.50kg的導(dǎo)體棒ab垂直于軌道放置。在沿著軌道方向向右的力F作用下,導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與軌道始終接觸良好并且相互垂直。不計(jì)軌道和導(dǎo)體棒的電阻,不計(jì)空氣阻力。

(1)若力F的大小保持不變,且F=1.0N。求
a.導(dǎo)體棒能達(dá)到的最大速度大小vm;
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時(shí),導(dǎo)體棒的加速度大小a。
(2)若力F的大小是變化的,在力F作用下導(dǎo)體棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小a=2.0m/s2。從力F作用于導(dǎo)體棒的瞬間開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t=2.0s,求力F的沖量大小I。

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