题目内容
【题目】如图所示,空间中等间距分布着水平方向的3个条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距为d=0.5m,现有一边长l=0.1m、质量m=0.02kg、电阻
的单匝正方形线框MNOP,在水平恒力F=0.3N作用下由静止开始从左侧磁场边缘水平进入磁场,在穿出第3个磁场区域中的水平方向上做匀速运动,运动过程中线框MN边始终平行于磁场边界,取
,不计空气阻力。求:
(1)线框在刚好穿出第3个磁场区域时的水平分速度;
(2)线框从开始进入磁场到刚好完全穿出第3个磁场区域所用的时间;
(3)线框刚好完全穿出第3个磁场区域时的速度大小和速度方向与竖直方向夹角的正切值。
【答案】(1)3m/s.(2)0.4s(3)
【解析】
解:(1)由题意知线框刚好穿出第3个磁场区域时水平合力为零,即
由闭合电路欧姆定律有:
而
解得所求速度为:
(2)设线框从开始进入磁场到刚好完全穿出第3个磁场区域的时间为t,则恒力F的冲量:,其中△v1为恒力F作用下线框速度的变化量
设线框进出磁场过程中某时刻水平方向的分速度为v,在很小的△t时间内可近似认为线框所受的安培力恒定,有:
△t时间内,安培力的冲量:
即:
累加得:,△v2为线框进出磁场过程中安培力引起的速度的改变量
根据楞次定律可知,安培力始终与线框水平方向的分运动方向相反,故有:
又知
联立可得:
(3)线框刚好完全穿出第3个磁场区域时,竖直分速度:
速度:
设速度与竖直方向夹角为θ,则
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
练习册系列答案
相关题目