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如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B。有一宽度为b(b<h)、长度为L,电阻为R,质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,当线圈的PQ边到达磁场下边缘时,恰好开始做匀速运动。该处重力加速度为
如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B。有一宽度为b(b<h)、长度为L,电阻为R,质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,当线圈的PQ边到达磁场下边缘时,恰好开始做匀速运动。该处重力加速度为
admin
2016-03-08
21
问题
如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B。有一宽度为b(b<h)、长度为L,电阻为R,质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,当线圈的PQ边到达磁场下边缘时,恰好开始做匀速运动。该处重力加速度为g。求:
(1)线圈的MN边刚好进入磁场时,线圈的速度大小;
(2)线圈从开始下落到PQ边到达磁场下边缘这一过程中产生的焦耳热;
(3)线圈从开始下落到刚好完全进入磁场经历的时间。
选项
答案
当PQ进入磁场,而MN未进入磁场时,由于线圈中磁场强度增大,产生感应电流,其方向为逆时针方向,则其受到的安培力的方向为竖直向上,线圈做加速度减小的加速运动; 当MN进入磁场,而PQ未离开磁场时,线圈中磁场强度不变,不产生感应电流,不受安培力作用,线圈仅受重力作用,做自由落体运动; 当PQ离开磁场,而MN未离开磁场时,由于线圈中磁场强度减小,产生感应电流,其方向为顺时针方向,则其受到的安培力的方向为竖直向上。 (1)根据已知,线圈PQ边到达磁场下边缘时,线圈做匀速运动,则F
安
=BIL=mg,即 [*] 故v
2
是线圈仅受重力作用做加速度为g的匀加速运动的末速度,而线圈的MN边刚好进入磁场时,线圈的速度v
1
是线圈仅受重力作用做加速度为g的匀加速运动的初速度,则 [*] (2)线圈从开始下落到PQ边缘刚好到达磁场下边缘时,根据能量守恒定律 [*] (3)设所求时间为t [*]
解析
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