如圖所示,由同種材料制成的單匝正方形閉合導線框abcd位于豎直平面內(nèi),其下方有一勻強磁場區(qū)域,該區(qū)域的上邊界水平,并與線框的ab邊平行,磁場方向與線框平面垂直。已知磁場的磁感應強度為B,線框邊長為L,線框質(zhì)量為m,電阻為R。線框從磁場上方某高度處,由靜止開始下落,恰能勻速進入磁場區(qū)域。求:

(1)當ab邊剛進入磁場時,線框的速度大;
(2)線框在進入磁場的過程中,通過導線橫截面的電荷量;
(3)分析線框進入磁場過程中的能量轉化情況。
(1)v=  (2)q= (3)見解析

試題分析:(1)線框勻速進入磁場受力平衡:mg=F     
F="BIL"    I=   E=BLv
解得:v=
(2)線框勻速進入磁場所用時間:t=
流經(jīng)線框?qū)Ь橫截面的電荷量
又已經(jīng)知道 
聯(lián)立解得:q=  
(3)線框勻速進入磁場過程,動能不變,重力勢能減少mgL,轉化為電能并最終以焦耳熱的形式釋放出去。
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(15分)如圖所示,在水平面內(nèi)固定一光滑“U”型導軌,導軌間距L=1m,整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中,磁感強度B=0.5T.一導體棒以v0=2m/s的速度向右切割勻強磁場,導體棒在回路中的電阻r=0.3Ω,定值電阻R=0.2Ω,其余電阻忽略不計.求:

(1)回路中產(chǎn)生的感應電動勢;
(2)R上消耗的電功率;
(3)若在導體棒上施加一外力F,使導體棒保持勻速直線運動,求力F的大小和方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,半徑為 r、電阻不計的兩個半圓形光滑導軌并列豎直放置,導軌端口所在平面剛好水平。在軌道左上方端口M、N 間接有阻值為R 的小電珠,整個軌道處在磁感應強度為B 的勻強磁場中,兩導軌間距為L,現(xiàn)有一質(zhì)量為 m,電阻也是R 的金屬棒ab 從MN 處由靜止釋放,經(jīng)一定時間到達導軌最低點,此時速度為 v 。

(1)求金屬棒 ab 到達時,受到的安培力的大小和方向。
(2)求金屬棒 ab 從MN 到的過程中,小電珠上產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導軌PQ、MN,其電阻不計,間距d=0.5m,P、M兩端接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B0=0.2T的勻強磁場中,兩金屬棒L1、L2平行地擱在導軌上,其電阻均為r=0.1Ω,質(zhì)量分別為M1=0.3kg和M2=0.5kg。固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始運動。試求:

(1) 當電壓表讀數(shù)為U=0.2V時,棒L2的加速度為多大;
(2)棒L2能達到的最大速度vm.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框,半圓直徑與磁場邊緣重合; 磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應強度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉動半周,在線框中產(chǎn)生感應電流,F(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應強度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉動半周過程中同樣大小的電流,磁感應強度隨時間的變化率的大小應為(     )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,一正方形導線框邊長為,質(zhì)量為m,電阻為R。從某一高度豎直落入磁感應強度為B的水平勻強磁場中,磁場寬度為d,且d>l。線框邊剛進入磁場時線框恰好做勻速運動,此時線框的速度為__________。若線框邊剛要離開磁場時線框又恰好做勻速運動,則線框在穿過磁場的過程中產(chǎn)生的電能為__________。(已知重力加速度為g)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,寬度L=0.5 m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi),并處在磁感應強度大小B=0.4 T,方向豎直向下的勻強磁場中,框架的電阻非均勻分布.將質(zhì)量m=0.1 kg,電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上,并與框架接觸良好.以P為坐標原點,PQ方向為x軸正方向建立坐標.金屬棒從處以的初速度,沿x軸負方向做的勻減速直線運動,運動中金屬棒僅受安培力作用.求:

(1)金屬棒ab運動0.5 m,框架產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數(shù)關系;
(3)為求金屬棒ab沿x軸負方向運動0.4 s過程中通過ab的電荷量q,某同學解法為:先算出經(jīng)過0.4 s金屬棒的運動距離x,以及0.4 s時回路內(nèi)的電阻R,然后代入求解.指出該同學解法的錯誤之處,并用正確的方法解出結果.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,金屬框架與水平面成30°角,勻強磁場的磁感強度B=0.4T,方向垂直框架平面向上,金屬棒長,重量為0.1N,可以在框架上無摩擦地滑動,棒與框架的總電阻為,運動時可認為不變,問:

(1)要棒以的速度沿斜面向上滑行,應在棒上加多大沿框架平面方向與導軌平行的外力?
(2)當棒運動到某位置時,外力突然消失,棒將如何運動?
(3)棒勻速運動時的速度多大?
(4)達最大速度時,電路的電功率多大?重力的功率多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在平面內(nèi)有一扇形金屬框,其半徑為邊與軸重合,邊與軸重合,且為坐標原點,邊與邊的電阻不計,圓弧上單位長度的電阻為。金屬桿MN長度為L,放在金屬框上,MN與邊緊鄰,金屬桿ac長度的電阻為R0。磁感應強度為B的勻強磁場與框架平面垂直并充滿平面,F(xiàn)對MN桿施加一個外力(圖中未畫出),使之以C點為軸順時針勻速轉動,角速度為。求:

(1)在MN桿運動過程中,通過桿的電流I與轉過的角度間的關系;
(2)整個電路消耗電功率的最小值是多少?

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