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(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M
1
N
1
和M
2
N
2
的正中间,开始开关S处于断开状态。t
0
(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
2
N
2
时的速度;
(3)从剪断细线到线框EF边离开磁场下边界M
2
N
2
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
0
IL,
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
0
IL=mg,
解得:t
0
=
;
(2)当CD边到达M
1
N
1
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
0
I′L=mg,
电流I′=
,
CD棒切割磁感线产生的电动势:E′=B
0
Lv′,
解得:
;
(3)CD边到达M
1
N
1
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M
2
N
2
时,速度为:
v=v′=
,
由能量守恒定律得:Q=mg?
h-
mv
2
=
mgh-
;
标签
选修1-1
京教版
解答题
高中
物理
直导线在磁场中运动时感应电流的方向
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