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如图所示,质量为m、边长为L的正方形线框,从有界的匀强磁场上方由静止自由下落,线框电阻为R,匀强磁场的高度为H,(L<H),磁感应强度为B,线框下落过程中ab边与磁场边界平行且保持水平。已知ab边刚进入磁场时和ab边刚穿出磁场时线框都做减速运动,加速度大小都为.求:

(1)ab边刚进入磁场时和ab边刚出磁场时的速度大小;
(2)cd边刚进入磁场时,线框的速度大小;
(3)线框进入磁场的过程中,产生的热量.
(1)(2)(3)

试题分析:(1)设进入时速度为,出去时,由题意可知两者速度应相等,则
则此刻感应电动势
感应电流为
ab边刚出去时则,则
(2)根据动能定理设cd刚进入时速度为,从此开始自由落体直到ab边恰好离开下边界,根据匀变速直线运动规律,则


(3)在整个过程中,根据能量守恒定律产生的热量为机械能的损失:即

所以
点评:本题考察了通过电磁感应定律求安培力的方法,结合牛顿第二定律列示,通过能量观点解决能量转化问题
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

磁感强度是0.8T的匀强磁场中,有一根跟磁感线垂直、长0.2m的直导线,以4m/s的速度、在跟磁感线和直导线都垂直的方向上做切割磁感线的运动,则导线中产生的感应电动势的大小等于                                                 (       )
A.0.04VB.0.64VC.1VD.16V

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l,其电阻可忽略不计,ac之间连接一阻值为R的电阻.ef为一垂直于ab和cd的金属杆,它与ad和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B,当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时,杆ef所受的安培力为(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

半圆形导轨竖直放置,不均匀磁场水平方向并垂直于轨道平面,一个金属环在轨道内来回滚动,如图所示,若空气阻力不计,则
A.金属环做等幅振动B.金属环做减幅振动
C.金属环做增幅振动D.无法确定

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在蹄形磁铁的两极间有一可以转动的铜盘(不计各种摩擦),现让铜盘转动.下面对观察到的现象描述及解释正确的是:
A.铜盘中没有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转动下去
B.铜盘中有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转动下去
C.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将很快停下
D.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将越转越快

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

质量为m=0.04Kg的导电细杆ab置于倾角为300的平行放置的光滑导轨上,导轨宽为d=0.4m,杆ab与导轨垂直,如图所示,匀强磁场垂直导轨平面且方向向下,磁感应强度为B=1T。已知电源电动势E=1.5V,内阻r=0.2Ω,试求当电阻R取值为多少时,释放细杆后杆ab保持静止不动。导轨和细杆的电阻均忽略不计,g取10m/s2

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图甲所示,一对平行光滑导轨固定在水平面上,两导轨间距l=0.20 m,电阻R=1.0 Ω。有一导体杆静止地放在导轨上,与两导轨垂直,杆及导轨的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一外力F沿导轨方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图乙所示.求出杆的质量m和加速度a大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,足够长的光滑平行金属导轨cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环,两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路,两金属杆质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力F= mg拉细杆a,达到匀速运动时,杆b恰好静止在圆环上某处,试求:

(1)杆a做匀速运动时,回路中的感应电流I;
(2)杆a做匀速运动时的速度v;
(3)杆b静止的位置距圆环最低点的高度h。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,一个磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.30Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m。电阻为r=0.20Ω的金属棒ab紧贴在导轨上,导轨电阻不计,现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离,其下滑距离与时间的关系如下表所示。(g=10m/s2
时 间t(s)
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
下滑距离h(m)
0
0.10
0.30
0.70
1.20
1.70
2.20
2.70
求:(1)在前0.4s的时间内,金属棒ab电动势的平均值;
(2)金属棒的质量m;
(3)在前0.7s的时间内,电阻R上产生的热量QR

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