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如图所示,两条水平虚线之间有垂直于纸面向里,宽度为d=50cm,磁感应强度为B=...

如图所示,两条水平虚线之间有垂直于纸面向里,宽度为d=50cm,磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场.边长为L=10cm的正方形线圈,质量为m=100g,电阻为R=0.020Ω.线圈下边缘到磁场上边界的距离为h=80cm.将线圈由静止释放,已知其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相同.取g=10m/s2.求:

⑴线圈进入磁场的过程中产生的电热Q

⑵线圈下边缘穿越磁场的过程中,线圈的最小速度v

 

(1)0.50J;(2) 2m/s 【解析】(1)在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中用能量守恒定律,动能不变,重力势能的减小全部转化为电能,又转化为电热, 因此:Q=mgd=0.50J (2)设线圈自由下落阶段的末速度v,即线圈下边缘到达磁场上边界时的瞬时速度大小是v0,则v02=2gh,v0=4.0m/s  线圈上边缘到达磁场上边界时线圈速度一定最小,在线圈进入磁场过程中用动能定理:mgL-W= mv2-mv02 而克服安培力做的功W就等于增加的电能也等于产生的电热Q 因此解得:v=2m/s 点睛:解决本题的关键根据根据线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0,且全部进入磁场将做加速运动,判断出线圈进磁场后先做变减速运动,也得出全部进磁场时的速度是穿越磁场过程中的最小速度.  
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考点分析:
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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37º角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直向上.质量为0.2kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.

⑴求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;

⑵当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;

g=10m/s2,sin37º=0.6,cos37º=0.8)

 

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如图所示,abcd是一边长为l的匀质正方形导线框,总电阻为R,今使线框以恒定速度v水平向右穿过方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域.已知磁感应强度为B,磁场宽度为3l,求线框在进入磁区、完全进入磁区和穿出磁区三个过程中ab两点间电势差的大小.

 

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如图所示,将边长为l、总电阻为R的正方形闭合线圈,从磁感强度为 B的匀强磁场中以速度v匀速拉出(磁场方向,垂直线圈平面),求:穿出过程中

(1) 拉力F做的的功WF___________

(2)线圈发热的功率P___________

(3)通过导线截面的电量q_________

 

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穿过单匝闭合线圈的磁通量随时间变化的Φt图象如图所示,由图知0~5 s线圈中感应电动势大小为________V,5 s10 s线圈中感应电动势大小为________V,10 s15 s线圈中感应电动势大小为________V.

 

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如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F,此时   (          )

A. 电阻R1消耗的热功率为Fv

B. 电阻R2消耗的热功率为 Fv

C. 整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvco

D. 整个装置消耗的机械功率为(Fμmgcov

 

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