分析 (1)線框先自由下落,可求出線框剛進(jìn)入磁場時的速度,由牛頓第二定律和安培力公式結(jié)合求解線框的加速度.
(2)ab邊剛進(jìn)入磁場時恰好平衡,由平衡條件可求得速度,再由能量守恒求熱量.
(3)線框完全進(jìn)入磁場后只受重力,由機(jī)械能守恒求dc邊到達(dá)磁場區(qū)域下邊界QQ′時線框的速度大.
解答 解:(1)線框從開始自由下落到cd邊剛進(jìn)入邊界PP′這一過程,設(shè)這一速度為v1,產(chǎn)生電動勢為E1,線框電流為I1
線圈機(jī)械能守恒 $mgh=\frac{1}{2}mv_1^2$ ①
此時線圈受到重力、安培力,對線圈由牛頓第二定律得
mg-BI1L1=ma ②
${I_1}=\frac{E_1}{R}$ ③
E=BL1v1 ④
聯(lián)立①②③④代值可得:a=2.5 m/s2
(2)當(dāng)ab邊到達(dá)邊界PP′時,線框恰好平衡,即a=0
設(shè)這一速度為v2,線框電流為I2.
此時線圈受到重力、安培力,對線圈由平衡條件得
mg=BI2L1 ⑤
類同(1)得 I2=$\frac{{E}_{2}}{R}$ ⑥
E=BL1v2 ⑦
由能量守恒得 Q=mgh-($\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$) ⑧
聯(lián)立⑤⑥⑦⑧代值可得:Q=0.3J
(3)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入邊界PP′這一過程到dc邊到達(dá)磁場區(qū)域下邊界QQ′時,這一過程,線圈始終全部在磁場中所以僅受重力作用,設(shè)速度為v3.
對線圈,由機(jī)械能守恒得 mg(H-h)=$\frac{1}{2}m{v}_{3}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}$
代值可得:v3=6.0 m/s
答:
(1)當(dāng)cd邊剛進(jìn)入邊界PP′時,線框的加速度是2.5 m/s2.
(2)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入邊界PP′這一過程,線框產(chǎn)生0.3J熱量.
(3)當(dāng)dc邊到達(dá)磁場區(qū)域下邊界QQ′時,線框的速度大小是6m/s.
點評 本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題,關(guān)鍵要熟練推導(dǎo)安培力,把握能量是如何轉(zhuǎn)化的,運用電磁感應(yīng)和力學(xué)的基本規(guī)律解答.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 衛(wèi)星運動的周期為4π$\sqrt{\frac{2R}{g}}$ | B. | 衛(wèi)星運動的速度為$\sqrt{2Rg}$ | ||
C. | 衛(wèi)星的動能為$\frac{mgR}{4}$ | D. | 衛(wèi)星的加速度為$\frac{g}{2}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 導(dǎo)體棒a、b將互相靠攏 | B. | 導(dǎo)體棒a、b將互相遠(yuǎn)離 | ||
C. | 磁鐵的加速度仍為g | D. | 磁鐵的加速度小于g |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨物體運動狀態(tài)而改變的 | |
B. | 以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)理論具有局限性,它只適用于低速運動,不適用于高速運動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界 | |
C. | 相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)理論 | |
D. | 當(dāng)物體運動的速度v<<c,“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計 | |
E. | 相對論的觀點認(rèn)為時間和空間都是絕對的,在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 只有很小的球形帶電體才叫做點電荷 | |
B. | 帶電體間的距離比它們本身的大小大得多,以至帶電體的形狀和大小對它們之間的作用力影響可以忽略不計時,帶電體就可以視為點電荷 | |
C. | 元電荷就是電子 | |
D. | 任何帶電體的電量都是元電荷的整數(shù)倍 |
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