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用密度为d、电阻率为ρ、粗细均匀的金属导线制成两个闭合正方形线框M和N,边长均为...

用密度为d、电阻率为ρ、粗细均匀的金属导线制成两个闭合正方形线框MN,边长均为L,线框MN的导线横截面积分别为S1S2S1S2,如图所示匀强磁场仅存在于相对磁极之间,磁感应强度大小为B,其他地方的磁场忽略不计金属线框M水平放在磁场上边界的狭缝间,线框平面与磁场方向平行,开始运动时可认为Maa′边和bb′边都处在磁场中线框N在线框M的正上方,与线框M相距为h两线框均从静止开始同时释放,其平面在下落过程中保持水平设磁场区域在竖直方向足够长,不计空气阻力及两线框间的相互作用

(1)计算线框N刚进入磁场时产生的感应电流;

(2)在下落过程中,若线框N恰能追上线框MN追上MM下落高度为HN追上M之前N一直做减速运动,求该过程中线框N产生的焦耳热;

(3)若将线框MN均由磁场上边界处先后释放,释放的时间间隔为t,计算两线框在运动过程中的最大距离

 

(1) (2) (3) Δx= 【解析】(1)线框N进入磁场前,有 刚进入磁场时,有 E=2BLv1 线框N中的感应电流 其中 联立解得 (2)当线框M在磁场中运动达到匀速时,设速度为v2,有G=F安 其中线框重力G=mg=4LS1dg 安培力F安=2BIL= 解得 由上式可知匀速运动速度与导线截面积无关,所以两线框匀速运动速度相同,均为v2.由此可知当线框N恰好追上M时,两者速度相等.选N为研究对象,根据能量守恒可得N产生的焦耳热 (3)线框释放后二者先后作变速运动 mg-F=ma 即4LSdg-=4LSda 解得a=g- 由加速度可知:线框下落的加速度与线框的导线截面积无关,两个线框在磁场中先后作相同的加速运动,当a减小到0时做匀速运动,所以只要后释放的线框还未达到匀速时,先释放线的框速度就比较大,二者的距离就会继续增大,当二者都做匀速运动时,间距最大. 此时最大间距Δx=v2t=  
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考点分析:
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如图所示,水平放置的平行金属导轨宽度为d=1 m,导轨间接有一个阻值为R=2 Ω的灯泡,一质量为m=1 kg的金属棒跨接在导轨之上,其电阻为r=1 Ω,且和导轨始终接触良好.整个装置放在磁感应强度为B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使金属棒从静止开始向右运动.求

(1)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,施加的水平恒力为F=10 N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?

(2)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,施加的水平力功率恒为P=6 W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?

(3)若金属棒与导轨间是光滑的,施加的水平力功率恒为P=20 W,经历t=1 s的过程中灯泡产生的热量为QR=12 J,则此时金属棒的速度v3是多少?

 

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如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为nab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B.MN是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:

(1)感应电动势的最大值;

(2)从图示位置起转过转的时间内,负载电阻R上产生的热量;

(3)从图示位置起转过转的时间内,通过负载电阻R的电荷量;

(4)电流表的示数.

 

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如图所示,固定的竖直光滑U型金属导轨,间距为L,上端接有阻值为R的电阻,处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上,导轨的电阻忽略不计。初始时刻,弹簧处于伸长状态,其伸长量为x1,此时导体棒具有竖直向上的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。则下列说法正确的是(  )

A. 初始时刻导体棒受到的安培力大小F

B. 初始时刻导体棒加速度的大小a=2g

C. 导体棒往复运动,最终将静止时弹簧处于压缩状态

D. 导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Qmv02

 

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如图所示线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,电容器两极板水平放置.在两极板间,不计重力的带正电粒子Q在t=0时由静止释放,若两板间距足够宽,则下列运动可能的是()

A. 若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子一定能到达极板

B. 若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子在两极间往复运动

C. 若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子在两极间往复运动

D. 若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子一定能到达极板

 

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图中A是一底边宽为L的闭合线框,其阻值为R.现使线框以恒定的速度v沿x轴向右运动,并穿过图示的宽度为d的匀强磁场区域.已知L<d,且在运动中过程线圈平面始终与磁场方向垂直.若以x轴正方向作为正方向,线圈从图示位置开始运动的时刻为时间的零计时点,则下列所示的图象中,可以正确反映上述过程中磁场对线框的作用力F随时间t变化情况的是(  )

A.

B.

C.

D.

 

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