分析 (1)線框速度達到穩(wěn)定時,說明線框受力平衡即線框所受重力和安培力平衡,根據(jù)安培力的大小求出此時感應(yīng)電流的大小,根據(jù)歐姆定律求出感應(yīng)電動勢從而求出此時線框的速度,根據(jù)動能定理可以求出bc邊距磁場上邊界MN的高度h;
(2)根據(jù)感應(yīng)電荷量表達式q=$\frac{△Φ}{R}$求解電量;
(3)當線框速度已達穩(wěn)定時,從能量守恒的角度分析處理,線框減少的重力勢能等于線框增加的動能與產(chǎn)生的熱量之和,計算出線框減少的勢能再計算出產(chǎn)生的熱量即可.
解答 解:設(shè)線框進入磁場時的速度為v,由于導(dǎo)線框恰好做勻速運動,所以安培力與重力大小相等,方向相反,即mg=F安;
線框bc邊切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為:E=BLv
故線框中產(chǎn)生的電流為:I=$\frac{E}{R}$
線框在磁場中所受安培力為:F安=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$
線框進入磁場前做自由落體運動,根據(jù)動能定理可以求出線框進入磁場時的速度v,即:
mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}-0$
所以:h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$=$\frac{{m}^{2}g{R}^{2}}{{2B}^{4}{L}^{4}}$
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,離開磁場的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:$E=\frac{△Φ}{△t}=\frac{B{L}^{2}}{△t}$
感應(yīng)電流:$I=\frac{E}{R}$
通過導(dǎo)線框某一橫截面的電量:q=I△t
聯(lián)立解得:$q=\frac{B{L}^{2}}{R}$
(3)由于磁場的寬度與線框的寬度相等,所以線框勻速穿過整個的磁場,整個的過程中線框減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為線框產(chǎn)生的熱量,即:
Q=mg•2L
答:(1)導(dǎo)線框剛下落時,bc邊距磁場上邊界MN的高度是$\frac{{m}^{2}g{R}^{2}}{{2B}^{4}{L}^{4}}$;
(2)導(dǎo)線框離開磁場的過程中,通過導(dǎo)線框某一橫截面的電量是$\frac{B{L}^{2}}{R}$;
(3)導(dǎo)線框穿越磁場的整個過程中,導(dǎo)線框中產(chǎn)生的熱量是mg2L.
點評 本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識的綜合,安培力是聯(lián)系電磁感應(yīng)和力學(xué)的橋梁,安培力的分析和計算是這類問題的關(guān)鍵.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 應(yīng)測量重物M所受的重力 | |
B. | 彈簧測力計應(yīng)在使用前校零 | |
C. | 拉線方向應(yīng)與木板平面平行 | |
D. | 改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 兩導(dǎo)線中的電流方向一定相同 | B. | 所加磁場的方向可能沿z軸正方向 | ||
C. | 所加磁場的方向可能沿y軸負方向 | D. | 所加磁場的方向可能沿x軸正方向 |
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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:填空題
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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:填空題
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