题目内容

如图,在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B =1.0T的有界匀强磁场区域,上边界EF距离地面的高度H = 0.7m。正方形金属线框abcd的质量m = 0.1kg、边长L = 0.1m,总电阻R = 0.02Ω,线框的ab边距离EF上方h = 0.2m处由静止开始自由下落,abcd始终在竖直平面内且ab保持水平。求线框从开始运动到ab边刚要落地的过程中(g取10m/s2):

⑴线框产生的焦耳热Q;

⑵通过线框截面的电量q;

⑶通过计算画出线框运动的v-t 图象。

 

【答案】

(1)0.1J;(2)0.5C;(3)v-t 图象如图所示。

【解析】

试题分析:⑴由运动学公式得,当线圈ab边进入磁场时

线圈的一边切割磁感线,产生的电动势E = BLv1 = 0.2V;

安培力F = BLI = BL= 1N;

可见,线圈cd边进入磁场前F = G,线圈做匀速运动,由能量关系可知焦耳热Q = mgL= 0.1J。

⑵ab切割磁感线产生的电动势为E = BLv1

电流是

通过a点电量C;

⑶由解⑴可知,线圈自由落下的时间 

在磁场内匀速v=v1时间 

完全进入磁场后到落地运动时间为t3,  图象如右。

考点:匀变速直线运动的计算,焦耳定律,电量的计算,电磁感应,欧姆定律的计算等。

 

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