题目内容
如图所示,在光滑绝缘的水平面上.有两个竖直向下的匀强磁场区域1 、2 ,磁场的宽度和两个区域之间的距离均为l ,磁感应强度均为B0。一矩形金属线圈其ab边长为2l ,bc边长与磁场宽度相等,也为l 。它以初速度v=10v0进人第一个磁场区域,已知cd 边离开第一个磁场区域时速度为9v0。求:
(1)若金属线圈的电阻为R,求金属线圈的ab边刚进入区域1 的瞬间,线圈克服安培力做功的功率为多少?
(2)若金属线圈的质量为m ,求金属线圈通过区城l 的过程中,线圈中产生了多少热量?
(3)若金属线圈的质量和电阻均为未知,求线圈通过第二个磁场区域后(cd 边离开磁场)的速度。
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(1)
(2)
(3)8 v0
解析:
(1)ab边刚进入时,线圈产生的感应电动势为
E =B0·2l·10v0 (2分)
线圈中电流为 I =
(2 分)
安培力为F = B0·I·2l (2 分)
克服安培力做功的功率为P =F·10 v0 =
(2 分)
(2)由能量守恒,线圈中产生的焦耳热为
Q =
(4 分)
(3)设线圈与第一个磁场区域重合时的速度为v1,由动旦定理可得
—B0·2l· I1t 1 = m v1 — m·10 v0 ( 1 分)
—B0·2l· I2t 2 = m·9v0 — m v1 ( l 分)
q=I1t 1 = I2t 2 =
( l 分)
解得:
= m v0 ( 1 分)
同理,线圈通过第二个区域时,由动量定理可得
—B0·2l· I3t 3 = m v2 —m·9v0 ( l 分)
—B0·2l· I4t 4 = mv3 — m v2 ( l 分)
q= I3t 3 = I4t 4 =
解得:v3 =8 v0 ( l 分)
| A、小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中振幅不断减小 | B、小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小 | C、点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中周期不断减小 | D、点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中振幅不断减小 |