如圖所示,將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出,穿過寬度為b、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場的方向垂直紙面向里,線框向上離開磁場時的速度剛好是進入磁場時速度的一半,線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度,然后落下并勻速進入磁場,整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f,且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動.求:
(1)線框在下落階段勻速進入磁場時的速度v2;
(2)線框在上升階段剛離開磁場時的速度v1
(3)線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.
(1)線框在下落階段勻速進入磁場瞬間有
mg=f+
B2a2v2
R
,解得v2=
(mg-f)R
B2a2

線框在下落階段勻速進入磁場時的速度v2=
(mg-f)R
B2a2

(2)由動能定理,線框從離開磁場至上升到最高點的過程
0-(mg+f)h=0-
1
2
mv12
線圈從最高點落至進入磁場瞬間:
(mg-f)h=
1
2
mv22
由①②得v1=
mg+f
mg-f
v2=
(mg)2-f2
R
B2a2

線框在上升階段剛離開磁場時的速度v1=
(mg)2-f2
R
B2a2

(3)線框在向上通過磁場過程中,由能量守恒定律有:
1
2
mv02-
1
2
mv12=Q+(mg+f)(a+b)而v0=2v1
Q=
3
2
m[(mg)2-f2]
R2
B4a4
-(mg+f)(a+b)

線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q=
3
2
m[(mg)2-f2]
R2
B4a4
-(mg+f)(a+b)
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,從中性面開始轉(zhuǎn)動180°的過程中,平均感應(yīng)電動勢和最大感應(yīng)電動勢之比為( 。
A.π:2B.2π:1C.π:1D.2:π

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在圓形線圈開口處接一平行板電容器,線圈的一部分置于周期性變化的磁場中,規(guī)定磁場向內(nèi)為B的正方向,那么放在平行板中間的電子的加速度方向在同一周期內(nèi)的變化是(電子未碰板)
A.向上,向下,向下,向上B.向下,向上,向下,向上
C.向上,向下,向上,向下D.向下,向上,向上,向下

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,光滑絕緣水平桌面上有一矩形線圈abcd,當(dāng)線圈進入一個有明顯邊界的勻強磁場前以v做勻速運動,當(dāng)線圈全部進入磁場區(qū)域時,其動能恰好等于ab邊進入磁場前時的一半.則(    )
A.線圈cd邊剛剛離開磁場時恰好停止
B.線圈停止運動時,一部分在磁場中,一部分在磁場外
C.cd邊離開磁場后,仍能繼續(xù)運動
D.因條件不足,以上三種情況都有可能

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,a、b是完全相同的導(dǎo)體棒,靜止于水平面內(nèi)的足夠長的光滑平行導(dǎo)軌上.勻強磁場豎直向下.若給a棒以8J的初動能,使之向左運動,不計導(dǎo)軌的電阻,則整個過程a棒產(chǎn)生的最大熱量是( 。
A.2JB.1JC.4JD.0.5J

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,邊長為L的正方形單匝線圈abcd,電阻r,外電路的電阻為R,a、b的中點和cd的中點的連線恰好位于勻強磁場的邊界線上,磁場的磁感應(yīng)強度為B,若線圈從圖示位置開始,以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動,則以下判斷正確的是
A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大為Em=BL2
B.閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為
C.線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=
D.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180o的過程中,流過電阻R的電荷量為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,兩個邊長相等的閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ,分別用相同材料,不同粗細的導(dǎo)線繞制(Ⅰ為細導(dǎo)線)。兩線圈在距磁場上界面高處由靜止開始自由下落,再進入磁場,最后落到地面。運動過程中,線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設(shè)線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為、,在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為、,不計空氣阻力,則
A.
B.
C.
D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

豎直放置的平行光滑導(dǎo)軌,其電阻不計,磁場方向如圖所示,磁感強度B=0.5T,導(dǎo)體ab及cd長均為0.2m,電阻均為0.1Ω,重均為0.1N,現(xiàn)用力向上推動導(dǎo)體ab,使之勻速上升(與導(dǎo)軌接觸良好),此時,cd恰好靜止不動,那么ab上升時,下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)b受到的推力大小為2N
B.a(chǎn)b向上的速度為2m/s
C.在2s內(nèi),推力做功轉(zhuǎn)化的電能是0.8J
D.在2s內(nèi),推力做功為0.6J

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(13分)如圖所示,左右兩邊分別有兩根平行金屬導(dǎo)軌相距為L,左導(dǎo)軌與水平面夾30°角,右導(dǎo)軌與水平面夾60°角,左右導(dǎo)軌上端用導(dǎo)線連接。導(dǎo)軌空間內(nèi)存在勻強磁場,左邊的導(dǎo)軌處在方向沿左導(dǎo)軌平面向下,磁感應(yīng)強度大小為B的磁場中。右邊的導(dǎo)軌處在垂直于右導(dǎo)軌斜向上,磁感應(yīng)強度大小也為B的磁場中。質(zhì)量均為m的導(dǎo)桿ab和cd垂直導(dǎo)軌分別放于左右兩側(cè)導(dǎo)軌上,已知兩導(dǎo)桿與兩側(cè)導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)均為μ=,回路電阻恒為R,若同時無初速釋放兩導(dǎo)桿,發(fā)現(xiàn)cd沿右導(dǎo)軌下滑距離時,ab桿才開始運動。(認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)。

(1)試求ab桿剛要開始運動時cd棒的速度
(2)以上過程中,回路中共產(chǎn)生多少焦耳熱?
(3)cd棒的最終速度為多少?

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