精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
正方形的导线框,质量m=60g,边长l=12cm,电阻R=0.06Ω,在竖直平面内自由下落H=5m后,下框边进入水平方向的匀强磁场中,磁场方向与线框垂直,如图所示,匀强磁场沿竖直方向的宽度h=l,线框通过匀强磁场区域时恰好匀速直线运动,g=10m/s2,求:
(1)匀强磁场的磁感强度多大?
(2)线框通过磁场区域时产生了多少热量?
(1)线框做自由落体运动:v2=2gH,
框的下边进入磁场的速度为:v=
2gH
=
2×10×5
m/s=10m/s

线框进入磁场时受到的安培力:F=BIl=Bl
E
R
=Bl
Blv
R
=
B2l2v
R

线框进入磁场后做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得:
mg=
B2l2v
R

解得匀强磁场的磁感强度:
B=
1
l
mgR
v
=
1
0.12
0.06×10×0.06
10
T=0.5T

(2)线框通过磁场区域的时间为:t=
2l
v
=0.024s

线框通过磁场时的感应电流:I=
Blv
R

由焦耳定律可知,全过程产生的热量:
Q=I2Rt=(
Blv
R
)2Rt=0.144
J;
答:(1)匀强磁场的磁感强度0.5T.
(2)线框通过磁场区域时产生的热量为0.144J.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在均匀磁场中有一N匝,半径为a的圆形线圈(其总电阻为R)和一仪器(内阻不计)串联,线圈平面与磁场垂直,当线圈迅速由静止翻转180°,该义器指示有电量q通过,根据已知q、N、a、R,可计算出磁感应强度B等于(  )
A.
qR
2Nπa2
B.
qR
2πaN
C.
πa2N
qR
D.
qπa2
2NR

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

矩形导线框abcd放在匀强磁场中处于静止状态,如图(甲)所示.磁感线方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图(乙)所示.t=0时刻,磁感应强度的方向垂直导线框平面向里,在0-4s时间内,导线框ad边所受安培力随时间变化的图象(规定以向左为安培力正方向)可能是图中的(  )
A.B.C.D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,光滑平行导轨仅其水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,金属杆b静止在导轨的水平部分上,金属杆a沿导轨的弧形部分从离地h处由静止开始下滑,运动中两杆始终与轨道垂直并接触良好且它们之间未发生碰撞,已知a杆的质量ma=m0,b杆的质量mb=
4
3
m0,且水平导轨足够长.
(1)a和b的最终速度分别是多大?
(2)整个过程中回路释放的电能是多少?
(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra:Rb=3:4,其余电阻不计,则整个过程中a、b上产生的热量分别是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,质量为m=0.1kg粗细均匀的导线,绕制成闭合矩形线框,其中长LAC=50cm,宽LAB=20cm,竖直放置在水平面上.中间有一磁感应强度B=1.0T,磁场宽度d=10cm的匀强磁场.线框在水平向右的恒力F=2N的作用下,由静止开始沿水平方向运动,使AB边进入磁场,从右侧以v=1m/s的速度匀速运动离开磁场,整个过程中始终存在大小恒定的阻力Ff=1N,且线框不发生转动.求线框AB边:
(1)离开磁场时感应电流的大小;
(2)刚进入磁场时感应电动势的大小;
(3)穿越磁场的过程中安培力所做的总功.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,宽度为L=0.2m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值R=1Ω的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小B=5T.一根质量m=100g的导体棒MN放在导轨上,并与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=10m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直.求:
(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小.
(2)作用在导体棒上的拉力的大小.
(3)当导体棒匀速运动30cm时撤去拉力,求:运动30cm和撤去拉力至棒停下来的整个过程中电阻R上产生的总热量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面间夹角θ=370,N、Q间连接一个电阻R=5.0Ω,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0T.将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计.现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离s=2.0m.已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;
(2)金属棒达到cd处的速度大小;
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,abcd是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框,长ad为宽ab的2倍,导体棒是用相同的电阻丝制成的,可在ad边与bc边上无摩擦滑动,导体棒与线框接触良好,并与ad和bc分别交于M、N两点,线框处于垂直纸面向里的匀强磁场中,导体棒与ab平行.当导体棒MN由靠近ab边处向cd边匀速移动的全过程中,以下说法正确的是(  )
A.MN中电流先增大后减小
B.MN两端电压先增大后减小
C.MN上拉力的功率先减小后增大
D.矩形线框中消耗的电功率先增大后减小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,水平面上有一个动力小车,在动力小车上竖直固定着一个长度L1、宽度L2的矩形线圈,线圈匝线为n,总电阻为R,小车和线圈的总质量为m,小车运动过程所受摩擦力为f.小车最初静止,线圈的右边刚好与宽为d(d>L1)的有界磁场的左边界重合.磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B.现控制动力小车牵引力的功率,让它以恒定加速度a进入磁场,线圈全部进入磁场后,开始做匀速直线运动,直至完全离开磁场,整个过程中,牵引力的总功为W.
(1)求线圈进入磁场过程中,感应电流的最大值和通过导线横截面的电量.
(2)求线圈进入磁场过程中,线圈中产生的焦耳热.
(3)写出整个过程中,牵引力的功率随时间变化的关系式.

查看答案和解析>>

同步练习册答案