题目内容

【题目】如图甲所示,在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1L2L3L4,在L1L2之间和L3L4之间存在匀强磁场,磁感应强度B大小均为1T,方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形线圈abcd,宽度cdL=0.5m,质量为0.1kg,电阻为2Ω,将其从图示位置由静止释放(cd边与L1重合),速度随时间的变化关系如图乙所示,t1时刻cd边与L2重合,t2时刻ab边与L3重合,t3时刻ab边与L4重合,已知t1t2的时间间隔为0.6s,整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向,重力加速度g取10m/s2。则

A. 在0~t1时间内,通过线圈的电荷量为0.25C

B. 线圈匀速运动的速度大小为8m/s

C. 线圈的长度ad为1m

D. 0~t3时间内,线圈产生的热量为4.2J

【答案】AB

【解析】在0~t1时间内,cd边从L1运动到L2,通过线圈的电荷量为:

,故A正确;t2t3这段时间内线圈做匀速直线运动,设速度为v.根据平衡条件有: ,代入数据解得: ,故B正确;t1t2的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动,知ab边刚进磁场,cd边也刚进磁场.设磁场的宽度为d,线圈下降的位移为3d,则有: ,代入数据解得:d=1m,所以线圈的长度为:L′=2d=2m.故C错误; 0~t3时间内,根据能量守恒得: ,代入数据解得: ,故D正确。所以AB正确,CD错误。

练习册系列答案
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【题目】某同学设计了一个测量物体质量的电子装置,其结构如图甲、乙所示。E形磁铁的两侧为S极,中心为N极,可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为B匀强磁场。一边长为L横截面为正方形的线圈套于中心磁极,线圈、骨架与托盘连为一体,总质量为m0,托盘下方连接一个轻弹簧,弹簧下端固定在磁极上,支撑起上面的整个装置,线圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个头与外电路连接(图上未标出)。当被测量的重物放在托盘上时,弹簧继续被压缩,托盘和线圈一起向下运动,之后接通外电路对线圈供电,托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,此时由对应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为k,线圈匝数为n,重力加速度为g。问:

(1)当线圈与外电路断开时以不放重物时托盘的位置为位移起点,竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出,托盘轻轻放上质量为m的重物后,托盘向下运动过程中弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象,再根据上面得到的F-x图象,求从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中,弹簧弹力所做的功W

2)当线圈与外电路接通时,通过外电路给线圈供电,托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为I,求该装置能够测量的最大质量M

3在线圈能承受的最大电流一定的情况下,要增大质量的测量范围,可以采取哪些措施?(至少答出2种)

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