题目内容

20.如图所示,单匝矩形线框的ab边长l1=40cm,bc边长l2=20cm,线框电阻R=4.0Ω,置于B=0.8T的匀强磁场中,磁感线方向与线框平面垂直,ad边恰好处于磁场边缘.若用力拉动线框,使线框沿图中箭头所示方向以v=5.0m/s的速度做匀速直线运动.求:
(1)线框中感应电流的大小;
(2)线框bc边所受的安培力的大小和方向;
(3)在把整个线框拉出磁场外的过程中,外力所做的功.

分析 根据E=BL2v求出感应电动势的大小,再根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小,利用安培力的大小公式F=BIL和左手定则求出拉力的大小和方向,根据W=I2Rt求出拉力所做功.

解答 解:(1)线框中感应电动势为:E=Bl2v=0.8×0.2×5=0.8V
(2)线框中感应电流为:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{0.8}{4}$=0.2A
(3)bc边所受的安培力为:F=BIl2=0.8×0.2×0.2=3.2×10-2N,
由右手定则判定电流方向为逆时针方向,由左手定则可知安培力方向向右;
(4)外力所做的功等于电路中产生热量;
故有:W=Q=I2Rt=0.22×4×$\frac{0.4}{5}$=1.28×10-2J
答:(1)线框中感应电流的大小为0.2A;
(2)线框bc边所受的安培力的大小为3.2×10-3N和方向向右;
(3)线框中电流的热功率为1.28×10-2J.

点评 本题是一道力学、电学、磁学的综合题,要求掌握切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律、安培力大小公式以及热功率等.

练习册系列答案
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10.为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量),某同学选取了两个材质相同、体积不等的两个长立方体滑块A和B,按下述步骤做了如下实验:
步骤1:在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣,以便二者相撞以后能够立刻结为整体;
步骤2:安装好实验装置如图1,铝质轨道槽的左端是倾斜槽,右端是长直水平槽,倾斜槽和水平槽由一小段弧链接,轨道槽被固定在水平桌面上,在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机;
步骤3:让滑块B静置于水平槽的某处,滑块A从斜槽某处静止释放,同时开始频闪拍摄,直到A、B停止运动,得到一幅多次曝光的数码照片;
步骤4:多次重复步骤3,得到多幅照片,挑出其中最理想的一幅,打印出来,将刻度尺紧靠照片放置,如图2所示;
(1)由图分析可知,滑块A与滑块B碰撞发生的位置是②.
①A、B相撞的位置在P5、P6之间
②A、B相撞的位置在P6处
③A、B相撞的位置在P6、P7之间
(2)为了探究碰撞中动量是否守恒,需要直接测量或者读取的物理量是①⑥.
①A、B两个滑块的质量m1和m2    ②滑块A释放时距桌面的高度
③频闪照相的周期                 ④照片尺寸和实际尺寸的比例
⑤照片上测得的s45、s56和s67、s78
⑥照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89
⑦滑块与桌面间的动摩擦因数
(3)写出验证动量守恒的表达式m1(2s56+s45-s34)=(m1+m2)(2s67+s78-s89).
(4)为了提高实验准确度,以下措施中有效的是①③④.
①使用更平整的轨道槽           ②使用更光滑的轨道槽
③在足够成像的前提下,缩短频闪照相每次曝光的时间
④适当增大相机和轨道槽的距离.

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