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
(1)設(shè)恒力為F,由線圈開始運(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
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖甲所示,100匝的圓形線圈,線圈兩端與同一平面內(nèi)放置的光滑平行導(dǎo)軌兩端相連,導(dǎo)軌寬L=0.5m,長(zhǎng)也為L的導(dǎo)體棒MN垂直放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌良好接觸。電路中接入的電阻R=5Ω,導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒與線圈電阻均不計(jì)。在導(dǎo)軌平面范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1=0.4T垂直穿過(guò),方向垂直紙面向外。在線圈內(nèi)有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2 ,線圈中的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示.請(qǐng)根據(jù)下列條件分別求解:


(1)如導(dǎo)體棒MN在外力作用下保持靜止,求t=2s時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力。
(2)如導(dǎo)體棒MN在外力作用下 ,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1中向右作勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)速度大小為v=25m/s,求t=2s時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

近期《科學(xué)》中文版的文章介紹了一種新技術(shù)--航天飛纜,航天飛纜是用柔性纜索將兩個(gè)物體連接起來(lái)在太空飛行的系統(tǒng)。飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力,它還能清理"太空垃圾"等。從1967年至1999年17次試驗(yàn)中,飛纜系統(tǒng)試驗(yàn)已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學(xué)的基本定律來(lái)解釋。
下圖為飛纜系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型示意圖,圖中兩個(gè)物體P,Q的質(zhì)量分別為mP、mQ,柔性金屬纜索長(zhǎng)為l,外有絕緣層,系統(tǒng)在近地軌道作圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q距地面高為h。設(shè)纜索總保持指向地心,P的速度為vP。已知地球半徑為R,地面的重力加速度為g。
(1)飛纜系統(tǒng)在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),地磁場(chǎng)在纜索所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外。設(shè)纜索中無(wú)電流,問(wèn)纜索P、Q哪端電勢(shì)高?此問(wèn)中可認(rèn)為纜索各處的速度均近似等于vP,求P、Q兩端的電勢(shì)差;
(2)設(shè)纜索的電阻為R1,如果纜索兩端物體P、Q通過(guò)周圍的電離層放電形成電流,相應(yīng)的電阻為R2,求纜索所受的安培力多大;
(3)求纜索對(duì)Q的拉力FQ。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,一內(nèi)壁光滑的絕緣細(xì)直圓筒豎直放在絕緣水平面上,圓A筒底部有一質(zhì)量為、電荷量為+的帶電小球,圓筒內(nèi)徑略大于小球直徑。整個(gè)裝置處于水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為。當(dāng)圓筒在瞬間獲得水平速度,并以向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),帶電小球沿筒壁勻加速上升,離開圓筒時(shí)速度方向與水平方向成60°角,小球離開圓筒后繼續(xù)在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。求:
(1)圓筒開始運(yùn)動(dòng)前,水平面對(duì)小球的支持力N;
(2)圓筒的高度h;
(3)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)離水平面的高度H。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

有一面積為S =100cm2金屬環(huán),電阻為R =0.1Ω,環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示,且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里,在t1t2時(shí)間內(nèi),環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何?通過(guò)金屬環(huán)的電量為多少?
 

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示坐標(biāo)系中,有沿z軸方向的恒定電流.今有一線框沿y軸方向平行移動(dòng).從甲到乙再到丙(其中乙恰好在xOz平面內(nèi)),則(   )
A.移動(dòng)全過(guò)程中,始終有abcd方向感應(yīng)電流
B.移動(dòng)全過(guò)程中,始終有adcb方向感應(yīng)電流
C.甲到乙有adcb方向電流,由乙到丙則相反
D.甲到乙有abcd方向電流,由乙到丙則相反

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示裝置中,cd桿原來(lái)靜止。當(dāng)ab 桿做如下那些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向右移動(dòng)?
A.向右勻速運(yùn)動(dòng)
B.向右加速運(yùn)動(dòng)
C.向左加速運(yùn)動(dòng)
D.向左減速運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在直徑為D、電阻為R的細(xì)金屬絲圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有一垂直于該圓環(huán)的變化磁場(chǎng),其磁場(chǎng)的變化規(guī)律為k為大于零的常數(shù)),則以下說(shuō)法正確的是(  )
A.金屬圓環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
B.金屬圓環(huán)中通過(guò)的感應(yīng)電流大小為
C.時(shí)間內(nèi),通過(guò)金屬圓環(huán)橫截面電荷量為
D.時(shí)間內(nèi),金屬圓環(huán)中產(chǎn)生的電熱為

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,矩形線圈的匝數(shù)為N,面積為S,內(nèi)阻為r,繞OO′軸以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng).在它從如圖所示的位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(    )
A.通過(guò)電阻的電荷量為
B.通過(guò)電阻的電荷量為
C.外力所做的功為
D.外力所做的功為

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