如圖所示,兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為、足夠長且電阻忽略不計(jì),導(dǎo)軌平面的傾角為,條形勻強(qiáng)磁場的寬度為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”型裝置,總質(zhì)量為m,置于導(dǎo)軌上。導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生,圖中未圖出)。線框的邊長為d(d <),電阻為R,下邊與磁場區(qū)域上邊界重合。將裝置由靜止釋放,導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動(dòng)到磁場區(qū)域下邊界處返回,導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直。重力加速度為g。
求:(1)裝置從釋放到開始返回的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(2)線框第一次穿越磁場區(qū)域所需的時(shí)間t1;
(3)經(jīng)過足夠長時(shí)間后,線框上邊與磁場區(qū)域下邊界的最大距離。
見解析
(1)設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到磁場下邊界的過程中,作用在線框上的安培力做功為W
由動(dòng)能定理 
 
解得 
(2)設(shè)線框剛離開磁場下邊界時(shí)的速度為,則接著向下運(yùn)動(dòng) 
由動(dòng)能定理  
裝置在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合力

感應(yīng)電動(dòng)勢  =Bd
感應(yīng)電流    =
安培力      
由牛頓第二定律,在t到t+時(shí)間內(nèi),有


解得  
(3)經(jīng)過足夠長時(shí)間后,線框在磁場下邊界與最大距離之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)
由動(dòng)能定理  
解得   
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:問答題







(1)在上述穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體棒ab中的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;
(2)如果導(dǎo)體棒從靜止釋放沿導(dǎo)軌下滑x距離后運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),在這一過程中回路產(chǎn)生的電熱是多少?
(3)斷開開關(guān)S后,導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑一段距離后,通過導(dǎo)體棒ab的電量為q,求這段距離是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

一金屬圓盤圓心恰好處于勻強(qiáng)磁場邊界上,如圖,當(dāng)其沿桌面向右滾動(dòng)時(shí),金屬圓盤中_____________ (填“會(huì)”或“不會(huì)”)產(chǎn)生感應(yīng)電流,圓心處電勢比邊緣電勢_____________。(填“高”“低”或“相等”)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖12-3-11所示,勻強(qiáng)磁場中固定的金屬框架ABC,導(dǎo)線棒DE在框架ABC上沿圖示方向勻速平移,框架和導(dǎo)體材料相同,接觸電阻不計(jì),則(     )
A.電路中感應(yīng)電流保持一定B.電路中的磁通量的變化率一定
C.電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢一定D.DE棒受到的拉力一定

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,一個(gè)半徑為L的半圓形硬導(dǎo)體ab在豎直U型框架上釋放

從靜止,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路電阻為R,半圓形硬導(dǎo)體ab的
質(zhì)量為m,電阻為r,重力加速度為g,其余電阻不計(jì),
小題1:當(dāng)半圓形硬導(dǎo)體ab的速度為時(shí)(未達(dá)到最大速度),
求ab兩端的電壓;
小題2:求半圓形硬導(dǎo)體ab所能達(dá)到的最大速度.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,將電阻為R的正方形金屬圈從勻強(qiáng)磁場中向右勻速拉出,則
A.以大的速度拉出比較費(fèi)力B.以小的速度拉出比較費(fèi)力
C.拉出時(shí)金屬圈中的電流為逆時(shí)針方向D.拉出時(shí)金屬圈所受所安培力不做功

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,圖中兩條平行虛線間存有勻強(qiáng)磁場,虛線間的距離為2L,磁場方向垂直紙面向里.a(chǎn)bcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈,ad與bc間的距離也為2L且相互垂直,bc邊長為2L,t=0時(shí)刻,c點(diǎn)與磁場區(qū)域左邊界重合.現(xiàn)使線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域.取沿a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正,則在線圈穿過磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線可能是( 。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框;在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(d>L )的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行,磁場方向豎直向下。導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)導(dǎo)線框的的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場區(qū)域。下列v-t圖像中,可能正確描述上述過程的是
A.
B.
C.
D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如右圖所示,MN右側(cè)有一正三角形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(邊緣磁場忽略不計(jì)),上邊界與MN垂直,F(xiàn)有一與磁場邊界完全相同的三角形導(dǎo)體框,從MN左側(cè)垂直于MN勻速向右運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體框穿過磁場過程中所受安培力F的大小隨時(shí)間變化的圖象以及感應(yīng)電流i隨時(shí)間變化的圖象正確的是(取逆時(shí)針電流為正)

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