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位于竖直平面内的金属框abcd,其水平边L1=1.0 m,竖直边L2=0.5 m,线框的质量m=0.2 kg,电阻R=2 Ω,在线框的下方有一上、下边界均为水平方向的匀强磁场,磁场区域宽度HL2,磁感应强度B=1.0 T,方向与线框平面垂直,使线框的cd边从距磁场上边界高h=0.7 m处由静止开始下落.已知线框的cd边进入磁场后,ab边到达磁场上边界之前速度已达到这一阶段的最大值.求从线框下落到cd边刚刚到达磁场下边界过程中,磁场作用于线框的安培力所做的总功(g=10 m/s2,空气阻力不计).

W=-0.08 J


解析:

ab边到达上边界前,设最大速度为v,进入的过程先做变加速运动,后以v做匀速运动.

 

 

 

由①②解得v==4 m/s

线框从开始下落至cd边刚刚到达磁场下边界的过程中,只有进入磁场过程有感应电流,以后磁通量不变,无感应电流.所求总功W等于线框进入磁场过程中安培力做的功,从开始下落至全部进入过程由动能定理:

mg(h+L2)+W=mv2,可得W=-0.08 J.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?枣庄一模)如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R0在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与 线框的bc边平行,磁场方向垂直于线框平面向里.现使金属线框从MN上方某一髙度处由 静止开始下落,如图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象,图象中内均为已知量.重力加速度为g不计空气阻力.下列说法正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图1所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,其质量为m,电阻为R.在金属线框的下方有一匀强磁场区域,PQ和P?Q?是该匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现金属线框由距PQ某一高度处从静止开始下落,经时间t0后刚好到达PQ边缘,速度为v0,假设线框所受的空气阻力恒定.图2是金属线框由静止开始下落到完全穿过匀强磁场区域过程中的速度-时间图象.
试求:(1)金属线框的边长;
(2)金属线框由静止开始下落到完全穿过匀强磁场区域的总位移;
(3)金属线框在进入匀强磁场区域过程中流过其横截面的电荷量;
(4)金属线框在整个下落过程中所产生的焦耳热.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图(1)所示,abcd是位于竖直平面内的边长为l的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的cd边平行,磁场方向与线框平面垂直,现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,如图(2)是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象,图象中v1、v2、v3均为已知量,重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)磁场的磁感应强度;
(2)金属线框从静止开始下落至速度达到v3过程所经历的时间;
(3)金属线框在整个下落过程中所产生的热量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?天津模拟)如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,底边bc水平,金属线框的质量为m,电阻为R.在金属线框的下方有一水平方向的匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的上下边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现金属线框从磁场上方某一高度处由静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过磁场区域瞬间的速度-时间图象,图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量,重力加速度为g,忽略空气阻力.求:
(1)金属框的边长以及磁场的磁感应强度;
(2)金属线框在离开磁场过程中所产生的热量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,宽度L=0.2m、足够长的平行光滑金属导轨固定在位于竖直平面内的绝缘板上,导轨所在空间存在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场,磁场方向跟导轨所在平面垂直.一根导体棒MN两端套在导轨上与导轨接触良好,且可自由滑动,导体棒的电阻值R=l.5Ω,其他电阻均可忽略不计.电源电动势E=3.0V,内阻可忽略不计,取重力加速度g=10m/s2.当S1闭合,S2断开时,导体棒恰好静止不动.
(1)求S1闭合,S2断开时,导体棒所受安培力的大小;
(2)将S1断开,S2闭合,使导体棒由静止开始运动,求当导体棒的加速度a=5.0m/s2时,导体棒产生的感应电动势大小;
(3)将S1断开,S2闭合,使导体棒由静止开始运动,求导体棒运动的最大速度的大小.

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