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:

(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。

     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:

解得        

(3)见答图

 

【解析】略

 

练习册系列答案
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(2011?西城区一模)(1)甲同学欲采用下列器材准确测定一个约20Ω的电阻的阻值.
A.直流电源(10V,内阻不计);
B.开关、导线等;
C.电流表(0~3A,内阻约0.03Ω);
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.13Ω);
E.电压表(0~3V,内阻约3kΩ);
F.电压表(0~15V,内阻约15kΩ);
G.滑动变阻器(0~10Ω,额定电流2A);
①为测量准确,电流表应选用
D
D
,电压表应选用
F
F
;(选填代号)
②为了获得尽可能多的数据,该同学采用了“滑动变阻器分压接法”以调节电压,请在图1虚线中画出正确的实验电路图,并将图2中的元件按正确的实验电路图连成实验电路;
③闭合开关,逐次改变滑动变阻器滑动头的位置,记录与之对应的电流表的示数I、电压表的示数U.某次电流表、电压表的示数如图3所示.处理实验数据时,制作如图4所示的I-U坐标图,图中已标注出了几个与测量对应的坐标点.请将与图3读数对应的坐标点也标在图4中,并在图4中把坐标点连成图线;
④根据图4描绘出的图线可得出这个电阻的阻值为R=
18.0
18.0
Ω.

(2)乙同学设计的“直线运动加速度测量仪”如图5所示.质量为1.00kg的绝缘滑块B的两侧分别通过一轻弹簧与框架A连接,弹簧的劲度系数均为100N/m.滑块B还通过滑动头与长为12.00cm的电阻CD相连,CD中任意一段的电阻都与其长度成正比.将框架A固定在被测物体上,使弹簧及电阻CD均与物体的运动方向平行.通过电路中指针式直流电压表的读数,可以得知加速度的大小.不计各种摩擦阻力.电压表内阻足够大,直流电源的内阻可忽略不计.
设计要求如下:
a.当加速度为零时,电压表示数为1.50V;
b.当物体向左以可能达到的最大加速度10.00m/s2加速运动时,电压表示数为满量程3.00V;
c.当物体向右以可能达到的最大加速度10.00m/s2加速运动时,电压表示数为0.
①当电压表的示数为1.80V时,物体运动加速度的大小为
2
2
m/s2;
②当加速度为零时,应将滑动头调在距电阻CD的C端
5
5
cm处;
③应选用电动势为
3.6
3.6
V的直流电源.

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