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如图,边长为的正方形金属框abcd(以下简称方框),放在光滑水平地面上,其外侧套着一个与方框边长相同的U形金属框MNPQ(以下简称U形框),U形框与方框之间接触良好且无摩擦。两金属框每边的质量均为m,横向边ab、cd、MN、PQ的电阻不计,纵向边ac、bd、NQ的电阻均为r。金属框的初始位置如图:图中所示的有界磁场的磁感应强度B=kx(k>0)。
(1)将方框固定并给U形框以水平向右的初速度V0,当其速度减少到V0/2时,U形框的M、P两端点刚好滑至方框的最右端(未分离),则此时M、P两点的电势差为多大?方框的热功率为多大?
(2)将方框固定,给U形框施一水平向右的外力,使之向右以速度V0做匀速运动,则在U形框与方框脱离前通过NQ边的总电量q为多少?
(3)若将磁场改为方向相同的匀强磁场(磁感应强度为B)并布满整个xoy平面。在方框不固定的情况下给U形框以向右的初速度V0=8m/s,最终二者分离且分离后经过时间t=2s,方框的最右端与U形框的最左端相距s=2m,若金属框每边的质量m=2kg,则  此过程中安培力对系统做的总功W为多少?
解:(1)当U形框的速度减为V0/2时,NQ边切割感线产生的感应电动势
== (2分) 则M、P两点的电势差的大小: (2分)
方框热功率 (1分) (2)脱离前,NQ边功割感线产生的感应电动势:
(3分) 故 (2分)
,故 (2分)
或用I―t图象求q:

(3)根据动量守恒:3mV0=3mV1+4mV2 (2分) (V1-V2)t =s (1分)
∴V1=4m/s, V2 = 3m/s (1分)根据能量转化与守恒,此过程产生的热量: =216J (2分) W=-Q=-216J (1分) 即安培力对系统做了216J的负功。 (1分)
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图一个边长为L=1m的正方形线圈,总电阻R=2Ω,当线圈以v=4m/s的速度通过磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区域时,线圈平面总保持与磁场垂直.若磁场的宽度d>1m,求:
(1)线圈进入磁场过程中感应电流的方向(“逆时针”或“顺时针”)和大小;
(2)线圈在进入磁场的过程中受到的安培力的方向(“向左”或“向右”)和大小;
(3)线圈在进入磁场的过程中所产生的焦耳热?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图,边长为a、电阻为R的正方形线圈在水平外力的作用下以速度v匀速穿过宽为b的有界的匀强磁场区域,磁场的磁感应强度为B,从线圈开始进入磁场到线圈刚离开磁场的过程中,外力做功为W.若a>b,则W=
2B2a2bv
R
2B2a2bv
R
,若a<b,则W=
2B2a3v
R
2B2a3v
R

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图,边长为L、电阻为
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R0
、不可形变的正方形导体框内有半径为r的圆形区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k>0).回路中滑动变阻器R的最大阻值为2R0,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R2=R0.闭合开关S,不考虑虚线右侧导体的感应电动势,则电压表的示数为
 
,滑动变阻器消耗的功率是R1消耗的功率的
 
倍.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(12分)如图,边长为的单匝正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中,以边为轴匀速转动,角速度为,转轴与磁场方向垂直,线圈电阻为R,求:

(1)线圈从图示位置转过的过程中产生的热量;

(2)线圈从图示位置转过的过程中通过线圈截面的电量;

(3)在时间内外界驱动线圈所做的功()。

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