如圖所示,在距離水平地面h=0.8 m的虛線的上方,有一個方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,正方形線框abcd的邊長l=0.2 m,質(zhì)量m=0.1 kg,電阻R=0.08 Ω。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連線框,另一端連一質(zhì)量M=0.2 kg的物體A。開始時線框的cd在地面上,各段繩都處于伸直狀態(tài),從如圖所示的位置由靜止釋放物體A,一段時間后線框進(jìn)入磁場運(yùn)動,已知線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時線框恰好做勻速運(yùn)動。當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場時物體A恰好落地,同時將輕繩剪斷,線框繼續(xù)上升一段時間后開始下落,最后落至地面。整個過程線框沒有轉(zhuǎn)動,線框平面始終處于紙面內(nèi),g取10 m/s2。求:

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B?
(2)線框從開始運(yùn)動至運(yùn)動到最高點,用了多長時間?
(3)線框落地時的速度多大?
(1)1 T (2)0.9 s (3)4 m/s

試題分析:(1)設(shè)線框到達(dá)磁場邊界時速度大小為v,由機(jī)械能守恒定律可得:
Mg(hl)=mg(hl)+ (Mm)v2
代入數(shù)據(jù)解得:v=2 m/s②
線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時,感應(yīng)電流:I
線框恰好做勻速運(yùn)動,有:MgmgIBl
代入數(shù)據(jù)解得:B=1 T.⑤
(2)設(shè)線框進(jìn)入磁場之前運(yùn)動時間為t1,有:hlvt1
代入數(shù)據(jù)解得:t1=0.6 s⑦
線框進(jìn)入磁場過程做勻速運(yùn)動,所用時間:t2=0.1 s⑧
此后輕繩拉力消失,線框做豎直上拋運(yùn)動,到最高點時所用時間:t3=0.2 s⑨
線框從開始運(yùn)動到最高點,所用時間:tt1t2t3=0.9 s.⑩
(3)線框從最高點下落至磁場邊界時速度大小不變,線框所受安培力大小也不變,即
IBl=(Mm)gmg?
因此,線框穿出磁場過程還是做勻速運(yùn)動,離開磁場后做豎直下拋運(yùn)動.
由機(jī)械能守恒定律可得:mmv2mg(hl)?
代入數(shù)據(jù)解得線框落地時的速度:vt=4 m/s.?
點評:當(dāng)線框能勻速進(jìn)入磁場,則安培力與重力相等;而當(dāng)線框加速進(jìn)入磁場時,速度在增加,安培力也在變大,導(dǎo)致加速度減小,可能進(jìn)入磁場時已勻速,也有可能仍在加速,這是由進(jìn)入磁場的距離決定的.
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:單選題

如圖所示,平行導(dǎo)軌a、b和平行導(dǎo)軌c、d在同一平面內(nèi),兩導(dǎo)軌分別和兩線圈相連接,勻強(qiáng)磁場的方向垂直兩導(dǎo)軌所在的平面.金屬棒L1L2可在兩導(dǎo)軌上沿導(dǎo)軌自由滑動,棒L2原來靜止,用外力使L1向左運(yùn)動,下列說法中正確的是(    )
A.當(dāng)L1向左勻速運(yùn)動時,L2將向左運(yùn)動
B.當(dāng)L1向左勻速運(yùn)動時,L2將向右運(yùn)動
C.當(dāng)L1向左加速運(yùn)動時,L2將向左運(yùn)動
D.當(dāng)L1向左加速運(yùn)動時,L2將向右運(yùn)動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,空間存在一有邊界的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向與豎直平面(紙面)垂直,磁場邊界的間距為。一個質(zhì)量為、邊長也為的正方形導(dǎo)線框沿豎直方向運(yùn)動,線框所在平面始終與磁場方向垂直,且線框上、下邊始終與磁場的邊界平行。時刻導(dǎo)線框的上邊恰好與磁場的下邊界重合(圖中位置Ⅰ),導(dǎo)線框的速度為。經(jīng)歷一段時間后,當(dāng)導(dǎo)線框的下邊恰好與磁場的上邊界重合時(圖中位
置Ⅱ),導(dǎo)線框的速度剛好為零。此后,導(dǎo)線框下落,經(jīng)過一段時間回到初始位置Ⅰ。則   (   )
A.上升過程中,導(dǎo)線框的加速度逐漸增大
B.下降過程中,導(dǎo)線框的加速度逐漸增大
C.上升過程中,合力做的功與下降過程中合力做的功相等
D.上升過程中,克服安培力做的功比下降過程中的多

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,有一傾角α=37°的粗糙斜面,斜面所在空間存在一有界矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域GIJH,其寬度GI=HJ=L=0.5m。有一質(zhì)量m=0.5Kg的“日”字形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcdef,從斜面上靜止釋放,釋放時ef平行于GH且距GH為4L,導(dǎo)線框各段長ab=cd=ef=ac=bd=ce=df=L=0.5m,線框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,,ab、cd、ef三段的阻值相等、均為R=0.5Ω,其余電阻不計。已知ef邊剛進(jìn)入磁場時線框恰好做勻速運(yùn)動,不計導(dǎo)線粗細(xì),重力加速度g=10m/s2,求:

(1)ef邊剛進(jìn)入磁場時的速度v
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
(3)線框從開始運(yùn)動到ab邊穿出磁場過程中ab邊發(fā)的焦耳熱為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

半圓形導(dǎo)軌豎直放置,不均勻磁場水平方向并垂直于軌道平面,一個金屬環(huán)在軌道內(nèi)來回滾動,如圖所示,若空氣阻力不計,則
A.金屬環(huán)做等幅振動B.金屬環(huán)做減幅振動
C.金屬環(huán)做增幅振動D.無法確定

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,傾角為θ的足夠長的光滑絕緣斜面上存在寬度均為L的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場區(qū)域,磁場的下邊界與電場的上邊界相距為3L,其中電場方向沿斜面向上,磁場方向垂直于斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。電荷量為q的帶正電小球(視為質(zhì)點)通過長度為L的絕緣輕桿與邊長為L、電阻為R的正方形單匝線框相連,組成總質(zhì)量為m的“ ”型裝置,置于斜面上,線框下邊與磁場的上邊界重合,F(xiàn)將該裝置由靜止釋放,當(dāng)線框下邊剛離開磁場時恰好做勻速運(yùn)動;當(dāng)小球運(yùn)動到電場的下邊界時剛好返回。已知L=1m,B=0.8T,q=2.2×10-6C,R=0.1Ω,m=0.8kg,θ=53°,sin53°=0.8,g取10m/s2。求:

⑴線框做勻速運(yùn)動時的速度大;
⑵電場強(qiáng)度的大小;
⑶正方形單匝線框中產(chǎn)生的總焦耳熱.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

質(zhì)量為m=0.04Kg的導(dǎo)電細(xì)桿ab置于傾角為300的平行放置的光滑導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌寬為d=0.4m,桿ab與導(dǎo)軌垂直,如圖所示,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面且方向向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T。已知電源電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r=0.2Ω,試求當(dāng)電阻R取值為多少時,釋放細(xì)桿后桿ab保持靜止不動。導(dǎo)軌和細(xì)桿的電阻均忽略不計,g取10m/s2。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(14分)如圖所示,輪軸大輪半徑為3r,小輪半徑為r,大輪邊懸掛質(zhì)量為m的重物,小輪邊懸掛“日”字型線框,線框質(zhì)量也為m,線框豎直邊電阻不計,三根橫邊邊長為L,電阻均為R。水平方向勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場寬度與線框橫邊間距相同,均為h,輪軸質(zhì)量和摩擦不計。從靜止釋放重物,線框一進(jìn)入磁場就做勻速運(yùn)動。

(1)判斷“日”字型線框最上面的一條邊進(jìn)入磁場時,流經(jīng)它的電流方向;
(2)求線框進(jìn)入磁場的速度大小v;
(3)求剛釋放重物時,線框上邊與磁場下邊緣的距離H;
(4)求線框全部通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示為一種磁性加熱裝置,其關(guān)鍵部分由n根間距相等的平行金屬條兩端焊接在兩個等大的金屬圓環(huán)上,成鼠籠狀。每根金屬條的長度為l,電阻為R,金屬環(huán)的直徑為D、電阻不計。圖中虛線所示的空間范圍內(nèi)存在著磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距,當(dāng)金屬環(huán)以角速度ω繞過兩圓環(huán)的圓心的軸OO′旋轉(zhuǎn)時,始終有一根金屬條在垂直切割磁感線!笆蠡\”的轉(zhuǎn)動由一臺電動機(jī)帶動,這套設(shè)備的效率為η,求電動機(jī)輸出的機(jī)械功率。

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