(8分)如圖16所示,正方形導線框abcd的質量為m、邊長為l,導線框的總電阻為R。導線框從垂直紙面向里的水平有界勻強磁場的上方某處由靜止自由下落,下落過程中,導線框始終在與磁場垂直的豎直平面內,cd邊保持水平。磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向里,磁場上、下兩個界面水平距離為L。已知cd邊剛進入磁場時線框恰好做勻速運動。重力加速度為g.
(1)求cd邊進入磁場時導線框的速度大;
(2)請證明:導線框cd邊在磁場中運動的任意瞬間,導線框克服安培力做功的功率等于導線框消耗的電功率;
(3)從導線框cd邊剛進入磁場到ab邊剛離開磁場的過程中,導線框克服安培力所做的功.
答案:
解:(1)設線框cd邊剛進入磁場時的速度為v,則cd邊進入磁場過程時產生的感應電動勢為E=Blv,
(2)根據閉合電路歐姆定律,通過導線框的感應電流為
導線框受到的安培力為……………………1分
因cd剛進入磁場時導線框做勻速運動,所以有,………………1分
以上各式聯立,得:………………………………………………1分
(2)導線框cd邊在磁場中運動時,克服安培力做功的功率為:
代入(1)中的結果,整理得:………………………………1分
導線框消耗的電功率為:…………………1分
因此有……………………………………………………………………1分
(3)導線框ab邊剛進入磁場時,cd邊即離開磁場,因此導線框繼續做勻速運動. 導線框穿過磁場的整個過程中,導線框的動能不變.
設導線框克服安培力做功為W安,根據動能定理有…………1分
解得…………………………………………………………………1分
科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源: 題型:
圖16
(1)ab邊到達最低位置時感應電流的方向;
(2)求在時間t內流過金屬框的電荷量;
(3)若在時間t內金屬框產生的焦耳熱為Q,求ab邊在最低位置時受的磁場力多大?
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科目:高中物理 來源:2012屆江蘇省高三高考一輪復習第二章章末質量檢測物理試卷(帶解析) 題型:計算題
(14分)如圖16所示,光滑勻質圓球的直徑d=40 cm,質量為M=20 kg,懸線長L=30 cm,正方形物塊A的厚度b=10 cm,質量為m=2 kg,物塊A與墻之間的動摩擦因數μ=0.2.現將物塊A輕放于球和墻之間后放手,取g=10 m/s2,求:
(1)墻對A的摩擦力為多大?
(2)施加一個與墻面平行的外力于物體A上,使物體A在未脫離圓球前貼著墻
沿水平方向做加速度a=5 m/s2的勻加速直線運動,那么這個外力的大小和方
向如何?
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科目:高中物理 來源:2011-2012學年江蘇省高三高考一輪復習第二章章末質量檢測物理試卷(解析版) 題型:計算題
(14分)如圖16所示,光滑勻質圓球的直徑d=40 cm,質量為M=20 kg,懸線長L=30 cm,正方形物塊A的厚度b=10 cm,質量為m=2 kg,物塊A與墻之間的動摩擦因數μ=0.2.現將物塊A輕放于球和墻之間后放手,取g=10 m/s2,求:
(1)墻對A的摩擦力為多大?
(2)施加一個與墻面平行的外力于物體A上,使物體A在未脫離圓球前貼著墻
沿水平方向做加速度a=5 m/s2的勻加速直線運動,那么這個外力的大小和方
向如何?
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