如圖所示,兩個沿豎直方向的磁感應強度大小相等、方向相反、寬度均為L的勻強磁場,穿過光滑的水平桌面.質量為m、邊長為L的正方形線圈abcd平放在水平桌面上,正方形線圈的ab邊與磁場邊界ee′平行,且距離為L.當正方形線圈abcd在恒力F的作用下由靜止開始沿水平桌面作勻加速運動,在ab邊剛進入左邊的磁場邊界ee′時,線圈abcd恰好做速度為v的勻速直線運動,則:
(1)求恒力F的大;
(2)若線圈abcd的電阻為R,試求磁場的磁感應強度大;
(3)當線圈的ab邊運動到邊界ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動.從ab邊剛越過ee′開始,直到最后到達右邊磁場正中間位置的過程中,線圈中共產生的焦耳熱是多少?

【答案】分析:(1)線圈沿水平桌面作勻加速運動過程,恒力F做正功,根據(jù)動能定理求解F.
(2)在ab邊剛進入左邊的磁場邊界ee′時,線圈abcd恰好做速度為v的勻速直線運動,則恒力F與安培力平衡,推導出安培力與磁感應強度B的關系,由平衡條件求出B.
(3)當線圈的ab邊運動到邊界ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動,推導出安培力與此時速度的關系式,由力平衡求出速度,由能量守恒定律求解熱量.
解答:解:
(1)線圈沿水平桌面作勻加速運動過程,根據(jù)動能定理得
             FL=
解得   F=
(2)在ab邊剛進入左邊的磁場邊界ee′時,線圈abcd恰好做速度為v的勻速直線運動,此時,線圈所受安培力F=BIL
又I=,E=BLv
得到F=
根據(jù)平衡條件得F=F,得到
     =
解得
(3)當線圈的ab邊運動到邊界ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動,設此時線圈的速度為V,
此時線圈感應電動勢E=2BLV,ab與dc邊所受安培力大小F=BIL=
  由平衡條件得  F=2=
解得 V=
根據(jù)能量守恒得
線圈中共產生的焦耳熱
   Q=F?2.5L-
解得
答:(1)恒力F的大小 F=;
    (2)若線圈abcd的電阻為R,磁場的磁感應強度大小;
    (3)線圈中共產生的焦耳熱
點評:本題電磁感應中的力學問題,電磁與力聯(lián)系橋梁是安培力,這種類型問題在于安培力的分析和計算,注意ab邊運動到邊界ff′與gg′之間的正中間位置時,ab邊與dc邊均受安培力.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩個沿豎直方向的磁感應強度大小相等、方向相反、寬度均為L的勻強磁場,穿過光滑的水平桌面.質量為m、邊長為L的正方形線圈abcd平放在水平桌面上,正方形線圈的ab邊與磁場邊界ee′平行,且距離為L.當正方形線圈abcd在恒力F的作用下由靜止開始沿水平桌面作勻加速運動,在ab邊剛進入左邊的磁場邊界ee′時,線圈abcd恰好做速度為v的勻速直線運動,則:
(1)求恒力F的大。
(2)若線圈abcd的電阻為R,試求磁場的磁感應強度大小;
(3)當線圈的ab邊運動到邊界ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動.從ab邊剛越過ee′開始,直到最后到達右邊磁場正中間位置的過程中,線圈中共產生的焦耳熱是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩個
3
4
豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上,半徑R相同,左側軌道由金屬凹槽制成,右側軌道由金屬圓管制成,且均可視為光滑.在兩軌道右側的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放,小球距離地面的高度分別為hA和hB,下列說法正確的是
( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,兩個沿豎直方向的磁感應強度大小相等、方向相反、寬度均為L的勻強磁場,穿過光滑的水平桌面.質量為m、邊長為L的正方形線圈abcd平放在水平桌面上,正方形線圈的ab邊與磁場邊界ee′平行,且距離為L.當正方形線圈abcd在恒力F的作用下由靜止開始沿水平桌面作勻加速運動,在ab邊剛進入左邊的磁場邊界ee′時,線圈abcd恰好做速度為v的勻速直線運動,則:
(1)求恒力F的大小;
(2)若線圈abcd的電阻為R,試求磁場的磁感應強度大;
(3)當線圈的ab邊運動到邊界ff′與gg′之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動.從ab邊剛越過ee′開始,直到最后到達右邊磁場正中間位置的過程中,線圈中共產生的焦耳熱是多少?
精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩個沿豎直方向的磁感強度大小相等、方向相反的勻強磁場穿過光滑的水平桌面,它們的寬度均為L.質量為m、邊長為L的平放在桌面上的正方形線框的ab邊與磁場邊界的距離為L,線圈在恒力作用下由靜止開始沿桌面加速運動,ab邊進入左邊磁場時恰好做速度為v的勻速運動.求:

(1)當ab邊剛越過時線圈的加速度.

(2)當ab邊運動到之間的正中間位置時,線圈又恰好做勻速直線運動,從ab邊剛越過ab邊到達右邊磁場區(qū)正中間位置,線圈共產生多少熱量?

查看答案和解析>>

同步練習冊答案