如圖所示，一質(zhì)量為m=0.016kg、長L=0.5m、寬d=0.1m、電阻R=0.1Ω的矩形線圈，從h1=5m的高處由靜止開始下落，然后進(jìn)入高度為h2（h2＞L）的勻強(qiáng)磁場．下邊剛進(jìn)入磁場時，線圈正好作勻速運(yùn)動．線圈的下邊通過磁場所經(jīng)歷的時間t=0.15s．取g=10m/s2
（1）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．
（2）求線圈的下邊剛離開磁場的瞬間，線圈的加速度的大小和方向．
（3）在線圈的下邊通過磁場的過程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少？通過線圈的電荷量q是多少？
（1）設(shè)線圈剛進(jìn)入磁場時的速度為v0，則據(jù)機(jī)械能守恒定律可得：
mgh1=
1
2
m
v20

所以有：v0=
2gh1
=10m/s
線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=Bdv0，
感應(yīng)電流為：I=
Bdv0
R

線框所受的安培力大小為：F=BdI
則得：F=
B2d2v0
R

根據(jù)平衡條件可得mg=F，即為：mg=
B2d2v0
R

代人數(shù)據(jù)解得：B=0.4T
（2）因為線圈的下邊進(jìn)入磁場后先做勻速運(yùn)動，用時為：t1=
L
v0
=0.05s，
所以線圈做加速運(yùn)動的時間為：t2=t-t1=0.1s
線圈的下邊剛離開磁場的瞬間的速度為：v=v0+gt2=11m/s；
線圈的加速度的大小為：a=
B2d2v-mgR
mR
=1m/s2，方向向上．
（3）在線圈的下邊通過磁場的過程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=mgL=0.08J
電量為：q=It=
E
R
t=
△φ
R
=0.2C
答：（1）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.4T．
（2）線圈的下邊剛離開磁場的瞬間，線圈的加速度的大小為1m/s2，方向向上．
（3）在線圈的下邊通過磁場的過程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q是0.08J，通過線圈的電荷量q是0.2C．
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：多選題

如圖所示金屬棒MN，在豎直放置的兩根平行導(dǎo)軌上無摩擦地下滑（導(dǎo)軌足夠長），導(dǎo)軌間串聯(lián)一個電阻，磁感強(qiáng)度垂直于導(dǎo)軌平面，棒和導(dǎo)軌的電阻不計，MN從靜止開始下落過程中，電阻R上消耗的最大功率為P，要使R消耗的電功率增大到4P，可采取的方法是（　�。�
A．使MN的質(zhì)量增大到原來的2倍
B．使磁感強(qiáng)度B增大到原來的2倍
C．使磁感強(qiáng)度B減小到原來的一半
D．使電阻R的阻值減到原來的一半

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行，并處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，一根質(zhì)量為0.9kg的金屬棒垂直導(dǎo)軌方向放置．導(dǎo)軌間距為0.5m．當(dāng)金屬棒中的電流為5A時，金屬棒做勻速運(yùn)動；當(dāng)金屬棒中的電流增加到8A時金屬棒能獲得2m/s2的加速度，g取10m/s2．求：
（1）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．
（2）導(dǎo)棒與水平導(dǎo)軌間的滑動摩擦系數(shù)μ．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，固定在水平面上的兩平行光滑軌道相距l(xiāng)=1m，左端用R=4Ω的電阻連接，一質(zhì)量m=0.5kg的導(dǎo)體桿ab靜止放在軌道上，且與兩軌道垂直，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上，現(xiàn)用水平恒力沿軌道向右拉導(dǎo)體桿，當(dāng)移動距離s=2.5m時導(dǎo)體桿開始以8m/s的速度做勻速運(yùn)動，軌道和導(dǎo)體桿的電阻均忽略不計．求：
（1）當(dāng)導(dǎo)體桿勻速運(yùn)動時，通過它的電流大小和方向；
（2）導(dǎo)體桿從靜止到剛開始勻速運(yùn)動的過程中，通過電阻R上電量q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，兩個正方形虛線框之間的四個區(qū)域有大小相等的勻強(qiáng)磁場，左側(cè)兩個區(qū)域垂直紙面向里，右側(cè)兩個區(qū)域垂直紙面向外．現(xiàn)有一個大小與磁場區(qū)域外邊緣等大的正方形金屬線框abcd正對著磁場區(qū)域水平向右勻速運(yùn)動，在線圈通過磁場區(qū)域時有下面四個圖象，其中A是電路中電流時間圖象，B是線圈中bc部分兩端電壓時間圖象，C是線框受到的安培力時間圖象，D是線框中焦耳熱功率時間圖象，則可能正確的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，有一豎直放置的導(dǎo)體框架，框架寬l=0.4m，框架上端的電阻R=0.9Ω，磁場方向垂直于框架平面．阻值r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿框架向下以v=5m/s速度做勻速運(yùn)動，不計框架電阻及摩擦．問：
（1）通過ab棒的電流是多大？方向如何？
（2）ab受到的安培力是多大？
（3）這個過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內(nèi)，MN、PQ平行且足夠長，軌道的寬L=0.5m．軌道左端接R=0.4Ω的電阻．軌道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中．導(dǎo)體棒ab在沿著軌道方向向右的力F=1.0N作用下，由靜止開始運(yùn)動，導(dǎo)體棒與軌道始終接觸良好并且相互垂直，導(dǎo)體棒的電阻r=0.1Ω，軌道電阻不計．求：
（1）導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時，導(dǎo)體棒受到安培力的大小F安．
（2）導(dǎo)體棒能達(dá)到的最大速度大小vm．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定在傾角為θ的斜面上，它們的間距為d．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場充滿整個空間、方向垂直于斜面向上．兩根金屬桿ab、cd的質(zhì)量分別為m和2m，垂直于導(dǎo)軌水平放置在導(dǎo)軌上，如圖所示．設(shè)桿和導(dǎo)軌形成的回路總電阻為R而且保持不變，重力加速度為g．
（1）給ab桿一個方向沿斜面向上的初速度，同時對ab桿施加一平行于導(dǎo)軌方向的恒定拉力，結(jié)果cd桿恰好保持靜止而ab桿則保持勻速運(yùn)動．求拉力做功的功率．
（2）若作用在ab桿的拉力與第（1）問相同，但兩根桿都是同時從靜止開始運(yùn)動，求兩根桿達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的速度．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在水平面內(nèi)固定著足夠長且光滑的平行金屬軌道，軌道間距L=0.50m，軌道左側(cè)連接一定值電阻R=0.80Ω．將一金屬直導(dǎo)線ab垂直放置在導(dǎo)軌上形成閉合回路，導(dǎo)線ab的質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω，回路中其余電阻不計．整個電路處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.60T的勻強(qiáng)磁場中，B的方向與軌道平面垂直．導(dǎo)線ab在水平向右的拉力F作用下，沿力的方向以加速度a=3.0m/s2由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，求：
（1）4s末的感應(yīng)電動勢大��；
（2）4s末通過R電流的大小和方向；
（3）4s末，作用在ab金屬桿上的水平拉力F的瞬時功率．

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