位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導線框abdc,ab長L1=1.0 m,bd長L2=0.5 m,線框的質(zhì)量m=0.2 kg,電阻R=2 Ω.其下方有一勻強磁場區(qū)域,該區(qū)域的上、下邊界PP′和QQ′均與ab平行.兩邊界間距離為H,H>L2,磁場的磁感應強度B=1.0 T,方向與線框平面垂直。如圖27所示,令線框的dc邊從離磁場區(qū)域上邊界PP′的距離為h=0.7 m處自由下落.已知線框的dc邊進入磁場以后,ab邊到達邊界PP′之前的某一時刻線框的速度已達到這一階段的最大值.問從線框開始下落,到dc邊剛剛到達磁場區(qū)域下邊界QQ′的過程中,磁場作用于線框的安培力所做的總功為多少?(g取10 m/s2)
-0.8 J
本題中重力勢能轉(zhuǎn)化為電能和動能,而安培力做的總功使重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為電能,電能的多少等于安培力做的功.
依題意,線框的ab邊到達磁場邊界PP′之前的某一時刻線框的速度達到這一階段速度最大值,以v0表示這一最大速度,則有
E=BL1v0
線框中電流 I=
作用于線框上的安培力 F=BL1I=
速度達到最大值條件是 F=mg
所以v0==4 m/s.
dc邊繼續(xù)向下運動過程中,直至線框的ab邊達到磁場的上邊界PP′,線框保持速度v0不變,故從線框自由下落至ab邊進入磁場過程中,由動能定理得:
mg(h+L2)+W安=mv
W安=mv-mg(h+L2)=-0.8 J
ab邊進入磁場后,直到dc邊到達磁場區(qū)下邊界QQ′過程中,作用于整個線框的安培力為零,安培力做功也為零,線框只在重力作用下做加速運動,故線框從開始下落到dc邊剛到達磁場區(qū)域下邊界QQ′過程中,安培力做的總功即為線框自由下落至ab邊進入磁場過程中安培力所做的功
W安=-0.8 J
負號表示安培力做負功.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖示,金屬桿ab以恒定的速率v在光滑的平行導軌上向右滑行,設整個電路中總電阻為R(恒定不變),整個裝置置于垂直于紙面向里的勻強磁場中,則下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)b桿中的電流與速率v成正比
B.電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率v成正比
C.磁場作用于ab桿的安培力與速率v成正比
D.外力對ab桿做功的功率與速率v成正比

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,等腰直角三角形AOB內(nèi)部存在著垂直紙面向外的勻強磁場,OB在x軸上,長度為2L。紙面內(nèi)一邊長為L的正方形導線框的一邊在x軸上,沿x軸正方向以恒定的速度穿過磁場區(qū)域。規(guī)定順時針方向為導線框中感應電流的正方向,t=0時刻導線框正好處于圖示位置。則下面四幅圖中能正確表示導線框中感應電流i隨位移x變化的是

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如圖3所示,虛線框a′b′c′d′內(nèi)有一勻強磁場區(qū)域,磁場方向豎直向下.矩形閉合金屬線框abcd以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運動.圖4中所給出的是金屬框的四個可能達到的位置,則金屬框的速度不可能為零的位置是    (  )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(15分)如圖所示,在平面的第一象限和第二象限區(qū)域內(nèi),分別存在場強大小均為E的勻強電場Ⅰ和Ⅱ,電場Ⅰ的方向沿x軸正方向,電場Ⅱ的方向沿y軸的正方向。在第三象限內(nèi)存在著垂直于平面的勻強磁場Ⅲ,Q點的坐標為(-x0,0)。已知電子的電量為-e,質(zhì)量為m(不計電子所受重力)。

(1)在第一象限內(nèi)適當位置由靜止釋放電子,電子經(jīng)勻強電場Ⅰ和Ⅱ后恰能透過Q點。求釋放點的位置坐標x、y應滿足的關系式;
(2)若要電子經(jīng)勻強電場Ⅰ和Ⅱ后過Q點時動能最小,電子應從第一象限內(nèi)的哪點由靜止釋放?求該點的位置和過Q點時的最小動能。
(3)在滿足條件(2)的情況下,若想使電子經(jīng)過Q后再次到達y軸時離坐標原點的距離為x0,求第三象限內(nèi)的勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在豎直向上的勻強磁場中,水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈,規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖甲所示,當磁場的磁感應強度B隨時間t做如圖乙變化時,下列選項中能正確表示線圈中感應電動勢E變化的是
(  )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下圖11-1中A、B為兩個相同的環(huán)形線圈,共軸并靠近放置,A線圈中通有如圖11-2所示的交流電i ,則(   )

A. 在時間內(nèi)A、B兩線圈相吸   
B. 在時間內(nèi)A、B兩線圈相斥
C. 時刻兩線圈間作用力最大          
D. 時刻兩線圈間吸力最大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

a、b是用同種規(guī)格的銅絲做成的兩個同心圓環(huán),兩環(huán)半徑之比為2∶3,其中僅在a環(huán)所圍區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場.當該勻強磁場的磁感應強度均勻增大時,a、b兩環(huán)內(nèi)的感應電動勢大小和感應電流大小之比分別為
A.1∶1,3∶2B.1∶1,2∶3
C.4∶9,2∶3D.4∶9,9∶4

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

三根導體棒A、B、C連接方式如圖,虛線框內(nèi)存在磁場,其磁感應強度變化規(guī)律為。三根導體棒A、B、C的電阻大小之比R1:R2:R3=1:2:3,其它電阻不計。當S1、S2閉合,S3斷開時,電路穩(wěn)定后閉合回路中的感應電流為I;當S2、S3閉合,S1斷開時,電路穩(wěn)定后閉合回路中的感應電流為5I;當S1、S3閉合,S2斷開時,電路穩(wěn)定后閉合回路中的感應電流為

A.0        B.3I        C.6I        D.7I

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