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精英家教网两个沿水平方向且磁感应强度大小均为B的有水平边界的匀强磁场,如图所示,磁场高度均为L.一个框面与磁场方向垂直、质量为m,电阻为R,边长为L的正方形金属框abcd,从某一高度由静止释放,当ab边刚进入第一个磁场时,金属框恰好做匀速直线运动;当ab边下落到GH和JK之间的某位置时,又恰好开始做匀速直线运动.整个过程空气阻力不计.求:
(1)ab边刚进入第一个磁场时的速度v
(2)ab边刚刚到达第二个磁场下边界JK时的速度v
(3)金属框从ab边开始进入第一个磁场至刚刚到达第二个磁场下边界JK过程中产生的热量Q.
分析:(1)根据线框所受的安培力和重力平衡,结合闭合电路欧姆定律求出ab边进入第一个磁场时的速度.
(2)线框进入第二个磁场,先做加速度逐渐减小的减速运动,最终做匀速直线运动,根据安培力和重力平衡,求出ab边刚刚到达第二个磁场下边界JK时的速度.
(3)对该过程运用能量守恒求出金属框从ab边开始进入第一个磁场至刚刚到达第二个磁场下边界JK过程中产生的热量Q.
解答:解:(1)因为线框进入第一个磁场时,做匀速直线运动,有:
mg=BIL
I=
BLv
R

联立解得v=
mgR
B2L2

(2)当ab边下落到GH和JK之间的某位置时,又恰好开始做匀速直线运动,有:
mg=2BI′L
I′=
2BLv′
R

联立解得v′=
mgR
4B2L2

(3)从金属框从ab边开始进入第一个磁场至刚刚到达第二个磁场下边界JK过程中,根据能量守恒得,
1
2
mv2+2mgL=
1
2
mv2+Q

解得Q=
15m2g2R2
32B4L4
+2mgL

答:(1)ab边刚进入第一个磁场时的速度为
mgR
B2L2

(2)ab边刚刚到达第二个磁场下边界JK时的速度为
mgR
4B2L2

(3)金属框从ab边开始进入第一个磁场至刚刚到达第二个磁场下边界JK过程中产生的热量Q=
15m2g2R2
32B4L4
+2mgL
点评:本题考查了电磁感应与力学和能量的综合,是高考的热点问题,平时的学习中需加强训练.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?温州二模)-个位于竖直平面内的正方形闭合导体框,其上下两条边水平,从静止幵始下落一定高度后,穿越一个磁感线沿水平方向且与线圈平面垂直的有界匀强磁场区域,该区域上下边界也水平.下图是自导体框幵始下落到完全穿越磁场区域的过程中,导体框的感应电流、受到的安培力及运动速度随时间变化的图象,其中可能正确的是:(线圈始终在竖直平面内运动,且忽略空气阻力的影响)(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图(俯视)所示,空间有两个沿竖直方向的有界匀强磁场,磁感强度都是B,磁场区的宽度都是L,边界线相互平行,左边磁场的方向竖直向下,右边磁场的方向竖直向上.一边长也为L的正方形导线框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通过磁场区.线框的bc边始终平行于磁场区的边界,力F垂直于线框的bc边,且线框的bc边刚进入左边磁场时和线框的ad边将离开右边磁场时,线框都恰好做匀速运动,此时线框中的电流为i0.试在右面i-x坐标平面上,定性画出从导线框刚进入到完全离开磁场的过程中,线框内的电流i随bc边位置的坐标x变化的曲线.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解