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(14分)如图所示,轮轴大轮半径为3r,小轮半径为r,大轮边悬挂质量为m的重物,小轮边悬挂“日”字型线框,线框质量也为m,线框竖直边电阻不计,三根横边边长为L,电阻均为R。水平方向匀强磁场的磁感应强度为B,磁场宽度与线框横边间距相同,均为h,轮轴质量和摩擦不计。从静止释放重物,线框一进入磁场就做匀速运动。

(1)判断“日”字型线框最上面的一条边进入磁场时,流经它的电流方向;
(2)求线框进入磁场的速度大小v;
(3)求刚释放重物时,线框上边与磁场下边缘的距离H;
(4)求线框全部通过磁场的过程中产生的热量Q。
(1)自右向左(2) v=3mgR/B2L2(3) 45m2gR2/2B4L4(4) Q=6mgh

试题分析:(1)电流方向为自右向左                       2分
(2)线框进入磁场就做匀速运动,安培力和重力是同方向的,
线框 T1=FA+mg,重物T2=mg,T1= 3T2;                             1分
FA=2mg                                                          1分
BIL="B[Blv/(R+R/2)" ]L=2mg                                           1分
v=3mgR/B2L2                                                         1分
(3)未进入磁场前,系统机械能守恒:
3mgH-mgH=(1/2)mv2+(1/2)m(3v)2                                       2分
H=5v2/2g=45m2gR2/2B4L4                                               2分
(4) 全部通过磁场过程都是匀速运动,每次都是一条横边切割,电路情况相同,热量来自于安培力做功,FA=2mg                  2分
通过磁场线框发生的位移是3h, 所以Q=6mgh
点评:做此类型的题目关键是把握物体在磁场中的运动状态,结合受力分析,运用牛顿第二定律,列式求解
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,一对平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距=1.0 m,左端接有阻值R=1.0Ω的电阻,一质量m=0.2 kg,电阻忽略不计的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=1.0 T,棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动(棒MN在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触),当电阻R产生热量Q =" 5.8" J时获得稳定速度,此过程中,通过电阻R的电量q =" 2.8" C(g取10m/s2),求:

(1)棒MN达到的稳定速度多大?
(2)棒MN从静止开始到稳定速度的时间是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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(1)匀强磁场的磁感应强度B
(2)线框从开始运动至运动到最高点,用了多长时间?
(3)线框落地时的速度多大?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如下图所示,相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B,质量为m、电阻为R的正方形线圈abcd边长为L(L<d),将线圈在磁场上方高h处由静止释放,cd边刚进入磁场时速度为v0,cd边刚离开磁场时速度也为v0,则线圈穿越磁场的过程中(从cd边刚入磁场一直到ab边刚离开磁场)(  )
A.感应电流做功为mgL
B.线圈进入磁场的过程中一直做减速运动
C.线圈的最小速度可能为
D.线圈的最小速度一定为

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在光滑的水平地面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个半径为a,质量为m,电阻为R的金属圆环垂直磁场方向,以速度v从如图位置向右运动,当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环的速度为v/2,则下列说法正确的是(    ) 
A.此时圆环中的电功率为B.此时圆环的加速度为
C.此过程中通过圆环截面的电量为D.此过程中回路产生的电能为

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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(1)棒能达到的稳定速度的大小v
(2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时间t

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A.Q1Q2q1q2B.Q1Q2q1q2
C.Q1Q2q1q2D.Q1Q2q1q2

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(3)匀强磁场的磁感应强度B的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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小题1:导体棒从t=0时刻开始向右运动直至末速为零所需的时间;
小题2:导体棒从t=0时刻开始向右运动直至末速为零时离左端的位置;
小题3:4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;
小题4:4s内回路产生的焦耳热。                 

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