正方形的導(dǎo)線框,質(zhì)量m=60g,邊長l=12cm,電阻R=0.06Ω,在豎直平面內(nèi)自由下落H=5m后,下框邊進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與線框垂直,如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)沿豎直方向的寬度h=l,線框通過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)恰好勻速直線運(yùn)動(dòng),g=10m/s2,求:
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度多大?
(2)線框通過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)產(chǎn)生了多少熱量?
(1)線框做自由落體運(yùn)動(dòng):v2=2gH,
框的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)的速度為:v=
2gH
=
2×10×5
m/s=10m/s
,
線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力:F=BIl=Bl
E
R
=Bl
Blv
R
=
B2l2v
R
,
線框進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:
mg=
B2l2v
R
,
解得勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度:
B=
1
l
mgR
v
=
1
0.12
0.06×10×0.06
10
T=0.5T

(2)線框通過磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間為:t=
2l
v
=0.024s
,
線框通過磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電流:I=
Blv
R
,
由焦耳定律可知,全過程產(chǎn)生的熱量:
Q=I2Rt=(
Blv
R
)2Rt=0.144
J;
答:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度0.5T.
(2)線框通過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的熱量為0.144J.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在均勻磁場(chǎng)中有一N匝,半徑為a的圓形線圈(其總電阻為R)和一儀器(內(nèi)阻不計(jì))串聯(lián),線圈平面與磁場(chǎng)垂直,當(dāng)線圈迅速由靜止翻轉(zhuǎn)180°,該義器指示有電量q通過,根據(jù)已知q、N、a、R,可計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于(  )
A.
qR
2Nπa2
B.
qR
2πaN
C.
πa2N
qR
D.
qπa2
2NR

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖(甲)所示.磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖(乙)所示.t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里,在0-4s時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框ad邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖象(規(guī)定以向左為安培力正方向)可能是圖中的( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,光滑平行導(dǎo)軌僅其水平部分處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬桿b靜止在導(dǎo)軌的水平部分上,金屬桿a沿導(dǎo)軌的弧形部分從離地h處由靜止開始下滑,運(yùn)動(dòng)中兩桿始終與軌道垂直并接觸良好且它們之間未發(fā)生碰撞,已知a桿的質(zhì)量ma=m0,b桿的質(zhì)量mb=
4
3
m0,且水平導(dǎo)軌足夠長.
(1)a和b的最終速度分別是多大?
(2)整個(gè)過程中回路釋放的電能是多少?
(3)若已知a、b桿的電阻之比Ra:Rb=3:4,其余電阻不計(jì),則整個(gè)過程中a、b上產(chǎn)生的熱量分別是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,質(zhì)量為m=0.1kg粗細(xì)均勻的導(dǎo)線,繞制成閉合矩形線框,其中長LAC=50cm,寬LAB=20cm,豎直放置在水平面上.中間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T,磁場(chǎng)寬度d=10cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng).線框在水平向右的恒力F=2N的作用下,由靜止開始沿水平方向運(yùn)動(dòng),使AB邊進(jìn)入磁場(chǎng),從右側(cè)以v=1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)離開磁場(chǎng),整個(gè)過程中始終存在大小恒定的阻力Ff=1N,且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).求線框AB邊:
(1)離開磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的大;
(2)剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大;
(3)穿越磁場(chǎng)的過程中安培力所做的總功.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,寬度為L=0.2m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌的一端連接阻值R=1Ω的電阻.導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=5T.一根質(zhì)量m=100g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì).現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的拉力拉動(dòng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)速度v=10m/s,在運(yùn)動(dòng)過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直.求:
(1)在閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小.
(2)作用在導(dǎo)體棒上的拉力的大。
(3)當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)30cm時(shí)撤去拉力,求:運(yùn)動(dòng)30cm和撤去拉力至棒停下來的整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的總熱量.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,MN、PQ為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,間距L=0.50m,導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=370,N、Q間連接一個(gè)電阻R=5.0Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置,金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計(jì).現(xiàn)由靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直,且與導(dǎo)軌接觸良好.已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí),其速度大小開始保持不變,位置cd與ab之間的距離s=2.0m.已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)金屬棒沿導(dǎo)軌開始下滑時(shí)的加速度大小;
(2)金屬棒達(dá)到cd處的速度大;
(3)金屬棒由位置ab運(yùn)動(dòng)到cd的過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,abcd是粗細(xì)均勻的電阻絲制成的長方形線框,長ad為寬ab的2倍,導(dǎo)體棒是用相同的電阻絲制成的,可在ad邊與bc邊上無摩擦滑動(dòng),導(dǎo)體棒與線框接觸良好,并與ad和bc分別交于M、N兩點(diǎn),線框處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒與ab平行.當(dāng)導(dǎo)體棒MN由靠近ab邊處向cd邊勻速移動(dòng)的全過程中,以下說法正確的是( 。
A.MN中電流先增大后減小
B.MN兩端電壓先增大后減小
C.MN上拉力的功率先減小后增大
D.矩形線框中消耗的電功率先增大后減小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,水平面上有一個(gè)動(dòng)力小車,在動(dòng)力小車上豎直固定著一個(gè)長度L1、寬度L2的矩形線圈,線圈匝線為n,總電阻為R,小車和線圈的總質(zhì)量為m,小車運(yùn)動(dòng)過程所受摩擦力為f.小車最初靜止,線圈的右邊剛好與寬為d(d>L1)的有界磁場(chǎng)的左邊界重合.磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)控制動(dòng)力小車牽引力的功率,讓它以恒定加速度a進(jìn)入磁場(chǎng),線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)后,開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),直至完全離開磁場(chǎng),整個(gè)過程中,牽引力的總功為W.
(1)求線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,感應(yīng)電流的最大值和通過導(dǎo)線橫截面的電量.
(2)求線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,線圈中產(chǎn)生的焦耳熱.
(3)寫出整個(gè)過程中,牽引力的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系式.

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同步練習(xí)冊(cè)答案