Question

【題目】如圖所示，一個(gè)邊長L=1m，電阻R=4Ω的正方形導(dǎo)體線框abcd，從高h(yuǎn)=0．8m的高處由靜止自由下落，下落時(shí)線框平面始終在豎直平面內(nèi)，且保持與水平磁場(chǎng)方向垂直，當(dāng)線框下邊bc剛一進(jìn)入下方的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T（g=10m/s2），求

（1）線框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小

（2）線框的質(zhì)量m大小．

（3）如果線圈的下邊bc通過磁場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間為t=0．35s，求bc邊剛從磁場(chǎng)下邊穿出時(shí)線框的加速度大小．

Answer 1

【答案】（1）線框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為4m/s

（2）線框的質(zhì)量m大小為0．1kg．

（3）如果線圈的下邊bc通過磁場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間為t=0．35s，求bc邊剛從磁場(chǎng)下邊穿出時(shí)線框的加速度大小為2．5m/s2．

【解析】

試題分析：（1）（2）恰好勻速下落，說明安培力與重力平衡，由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律與安培力表達(dá)式求解

（3）線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)前一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求線框?qū)⒁�穿出磁�?chǎng)時(shí)的加速度

解：（1）設(shè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為V1

V12=2gh

V1==4m/s

（2）E=BLV1=4v

I===1A

線框所受安培力 F1=BIL=1×1×1=1N

又F1=mg

得m=0．1kg

（3）線框進(jìn)入磁場(chǎng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1===0．25s

加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2=t﹣t1=0．1s

線框bc邊到達(dá)磁場(chǎng)下邊界速度 V2=V1+gt2=4+10×0．1=5m/s

安培力 F2=

由 F2﹣mg=ma

聯(lián)立得a=2．5m/s2