• (20分)如图(a)所示,两条间距为h的水平虚线之间存在方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度大小按图(b)中B-t图象变化(图中Bo已知)。现有一个“日”字形刚性金 属,线框ABCDEF,它的质量为m,EF中间接有一开关S,开关S闭合时三条水平边框的电阻均为R,其余各边电阻不计。AB=CD=EF=L,AD=DE=h 。用两根轻质的绝缘细线把线框竖直悬挂住,AB边恰好在磁场区域M1N1和M2N2的正中间,开始开关S处于断开状态。t0(未知)时刻细线恰好松弛,此后闭合开关同时剪断两根细线,当CD边刚进入磁场上边界Mi Ni时线框恰好做匀速运动(空气阻力不计)。求:(1)t0的值;(2)线框EF边刚离开磁场下边界M2N2时的速度;(3)从剪断细线到线框EF边离开磁场下边界M2N2的过程中金属线框中产生的焦耳热。试题及答案-解答题-云返教育

    • 试题详情

      (20分)如图(a)所示,两条间距为h的水平虚线之间存在方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度大小按图(b)中B-t图象变化(图中Bo已知)。现有一个“日”字形刚性金 属,线框ABCDEF,它的质量为m,EF中间接有一开关S,开关S闭合时三条水平边框的电阻均为R,其余各边电阻不计。AB=CD=EF=L,AD=DE=h 。用两根轻质的绝缘细线把线框竖直悬挂住,AB边恰好在磁场区域M1N1和M2N2的正中间,开始开关S处于断开状态。t0(未知)时刻细线恰好松弛,此后闭合开关同时剪断两根细线,当CD边刚进入磁场上边界Mi Ni时线框恰好做匀速运动(空气阻力不计)。求:
      (1)t
      0的值;
      (2)线框EF边刚离开磁场下边界M
      2N2时的速度;
      (3)从剪断细线到线框EF边离开磁场下边界M
      2N2的过程中金属线框中产生的焦耳热。


      试题解答


      见解析
      (1)由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势为:E=
      线框中的电流:I=

      线框受到的安培力:F=B
      0IL,
      细线恰好松弛,细线拉力为零,
      线框处于平衡状态,由平衡条件得:B
      0IL=mg,
      解得:t
      0=
      (2)当CD边到达M
      1N1时线框恰好做匀速直线运动,处于平衡状态,
      由平衡条件得:B
      0I′L=mg,
      电流I′=

      CD棒切割磁感线产生的电动势:E′=B
      0Lv′,
      解得:

      (3)CD边到达M
      1N1至EF边离开磁场过程线框一直做匀速直线运动,因此EF边刚离开M2N2时,速度为:
      v=v′=

      由能量守恒定律得:Q=mg?
      h-mv2=mgh-

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