兩個(gè)沿豎直方向的磁感強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)光滑的水平桌面,它們的寬度均為L.質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L的平放在桌面上的正方形線圈的ab邊與磁場(chǎng)邊界ee′的距離為L,如圖所示.線圈在恒力作用下由靜止開(kāi)始沿桌面加速運(yùn)動(dòng),ab邊進(jìn)入右邊的磁場(chǎng)時(shí)恰好做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng).求:

(1)當(dāng)ab邊剛越過(guò)ff′時(shí)線圈的加速度.

(2)當(dāng)ab邊運(yùn)動(dòng)到ff′與gg′之間的正中間位置時(shí),線圈又恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),從ab邊剛越過(guò)ee′到達(dá)右邊磁場(chǎng)正中間位置的過(guò)程中,線圈共產(chǎn)生多少熱量?

      

(1)a==

方向與運(yùn)動(dòng)方向相反.

(2) Q=mv2


解析:

(1)設(shè)恒力為F,由線圈開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)前瞬間,根據(jù)動(dòng)能定理

W=ΔEkF=                                                                                        ①

ab邊剛越過(guò)ee′未到達(dá)ff′時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),磁場(chǎng)力大小F1=F,設(shè)磁感強(qiáng)度為B,線圈電阻為R,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=BLv

磁場(chǎng)力F1=BI1L

因?yàn)?i>I1=F=                                                                                ②

當(dāng)ab邊剛越過(guò)ff′地,ab、cd邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小、方向相同,總電動(dòng)勢(shì)ε2=2ε1,電流I2=2I1                                                                                                                                                                                 

故磁場(chǎng)力的合力F2=4F1                                                                                                                                                                         

由牛頓第二定律和①、④式得

a==

方向與運(yùn)動(dòng)方向相反.

(2)設(shè)ab 邊運(yùn)動(dòng)到ff′與gg′正中間時(shí)速度為v3,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε3=2BLv3,磁場(chǎng)力大小F3=                                                                                                            ⑤

此時(shí)線圈又做勻速運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)力的大小F3=F                                               

由②、⑤、⑥式得v3=                                                                                ⑦

根據(jù)動(dòng)能定理WF-WB=ΔEk

根據(jù)能量守恒定律,從ab邊剛越過(guò)ee′到達(dá)右側(cè)磁場(chǎng)正中間過(guò)程中,線圈產(chǎn)生的熱量與磁場(chǎng)力做的功大小相等,得Q=FL+mv2-mv23                                                                                 

由①、⑦、⑧式得Q=mv2

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖(俯視)所示,空間有兩個(gè)沿豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度都是B,磁場(chǎng)區(qū)的寬度都是L,邊界線相互平行,左邊磁場(chǎng)的方向豎直向下,右邊磁場(chǎng)的方向豎直向上.一邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通過(guò)磁場(chǎng)區(qū).線框的bc邊始終平行于磁場(chǎng)區(qū)的邊界,力F垂直于線框的bc邊,且線框的bc邊剛進(jìn)入左邊磁場(chǎng)時(shí)和線框的ad邊將離開(kāi)右邊磁場(chǎng)時(shí),線框都恰好做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)線框中的電流為i0.試在右面i-x坐標(biāo)平面上,定性畫(huà)出從導(dǎo)線框剛進(jìn)入到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框內(nèi)的電流i隨bc邊位置的坐標(biāo)x變化的曲線.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖(俯視)所示,空間有兩個(gè)沿豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度都是B,磁場(chǎng)區(qū)的寬度都是L,邊界線相互平行,左邊磁場(chǎng)的方向豎直向下,右邊磁場(chǎng)的方向豎直向上.一邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通過(guò)磁場(chǎng)區(qū).線框的bc邊始終平行于磁場(chǎng)區(qū)的邊界,力F垂直于線框的bc邊,且線框的bc邊剛進(jìn)入左邊磁場(chǎng)時(shí)和線框的ad邊將離開(kāi)右邊磁場(chǎng)時(shí),線框都恰好做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)線框中的電流為i0.試在右面i-x坐標(biāo)平面上,定性畫(huà)出從導(dǎo)線框剛進(jìn)入到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框內(nèi)的電流i隨bc邊位置的坐標(biāo)x變化的曲線.
精英家教網(wǎng)

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(1)當(dāng)ab邊剛越過(guò)時(shí)線圈的加速度.

(2)當(dāng)ab邊運(yùn)動(dòng)到之間的正中間位置時(shí),線圈又恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),從ab邊剛越過(guò)ab邊到達(dá)右邊磁場(chǎng)區(qū)正中間位置,線圈共產(chǎn)生多少熱量?

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科目:高中物理 來(lái)源:2003-2004學(xué)年上海市高三(下)調(diào)研物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖(俯視)所示,空間有兩個(gè)沿豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度都是B,磁場(chǎng)區(qū)的寬度都是L,邊界線相互平行,左邊磁場(chǎng)的方向豎直向下,右邊磁場(chǎng)的方向豎直向上.一邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框abcd放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下沿水平面通過(guò)磁場(chǎng)區(qū).線框的bc邊始終平行于磁場(chǎng)區(qū)的邊界,力F垂直于線框的bc邊,且線框的bc邊剛進(jìn)入左邊磁場(chǎng)時(shí)和線框的ad邊將離開(kāi)右邊磁場(chǎng)時(shí),線框都恰好做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)線框中的電流為i.試在右面i-x坐標(biāo)平面上,定性畫(huà)出從導(dǎo)線框剛進(jìn)入到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框內(nèi)的電流i隨bc邊位置的坐標(biāo)x變化的曲線.

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