题目内容
如图20所示,质量为m、边长为L的正方形线框,从有界匀强磁场上方、离磁场边界h处由静止开始下落(下落过程中线圈下边始终保持水平,不计空气阻力)。线框每边电阻为R,匀强磁场的宽度为H(H>L)、磁感应强度为B,重力加速度为g。试求:
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(1)当线圈的ab边刚进入磁场时,它可能做什么运动,并分析各种运动下h的条件.
(2)设ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时都作减速运动,且加速度大小相等。求线框经过磁场的过程中产生的焦耳热。
(3)设线圈刚好以匀速运动进入匀强磁场,此时线圈中的电流为I0,且线圈的边长L=h磁场的宽度H=2h。请在坐标系中定性画出线圈进入磁场到离开磁场的过程中,线圈中的电流i随下落高度x变化的图象。(不需要计算过程,设电流沿abcda如方向为正方向,x以磁场上边界为起点。)
【答案】
(1)线圈可能做匀速运动、加速运动、减速运动。
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解得![]()
,线圈匀速进入磁场;
,线圈减速进入磁场;
,线圈加速进入磁场。
(2)设ab边刚进入磁场时的速度为V1,cd边刚进入磁场时的速度为V2,则ab边刚穿出磁场的速度为V1、cd边刚穿出磁场时的速度为V2。从cd边刚进入磁场到ab边刚穿出磁场的过程有:
从ab边刚进入磁场到cd边刚离开磁场的过程有:
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解得 ![]()
(3)见答图
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【解析】略
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