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  • 如圖1所示,水平地面上方高為h=7.25m的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),ef為磁場(chǎng)的上水平邊界.邊長(zhǎng)L=l.0m,質(zhì)量m=0.5kg,電阻R=2.0Ω的正方形線框abcd從磁場(chǎng)上方某處自由釋放,線框穿過(guò)磁場(chǎng)掉在地面上.

    如圖1所示,水平地面上方高為h=7.25m的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),ef為磁場(chǎng)的上水平邊界.邊長(zhǎng)L=l.0m,質(zhì)量m=0.5kg,電阻R=2.0Ω的正方形線框abcd從磁場(chǎng)上方某處自由釋放,線框穿過(guò)磁場(chǎng)掉在地面上.線框在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終處于豎直平面內(nèi),且ab邊保持水平.以線框釋放的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如圖2B-t圖象,已知線框ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)剛好能勻速運(yùn)動(dòng),g取10m/s2

    求:(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v;
    (2)線框從釋放到落地的時(shí)間t;
    (3)線框從釋放到落地的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱.
    物理人氣:223 ℃時(shí)間:2019-10-19 08:09:37
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)因?yàn)榫€框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng),所以線框abcd受力平衡mg=FA         
    ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Blv       
    形成的感應(yīng)電流I=
    E
    R
    =
    Blv
    R
                   
    受到的安培力FA=BIl                 
    mg=
    B2l2v
    R
       
    代入數(shù)據(jù)解得v=10m/s                         
    (2)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前時(shí),做勻加速直線運(yùn)動(dòng);進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中,做勻速直線運(yùn)動(dòng);進(jìn)入磁場(chǎng)后到落地,仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng).
    進(jìn)磁場(chǎng)前線框的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1=
    v
    g
    =
    10
    10
    =1s
    進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=
    l
    v
    =
    1
    10
    =0.1s;      
    線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后線框受力情況同進(jìn)入磁場(chǎng)前,所以該階段的加速度仍為g=10m/s2
    h-l=vt3+
    1
    2
    gt32
    解得:t3=0.5s                          
    因此ab邊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到落地用的時(shí)間為t=t1+t2+t3=1.6s         
    (3)線框勻速進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q1=mgL=5J;
    進(jìn)入磁場(chǎng)后的感生電動(dòng)勢(shì)為:
    E=
    △(BS)
    △t
    =
    1×1
    2.2?1.2
    =1V;                
    Q2=
    E4t4
    R
    =
    12×0.4
    2
    =0.2J;              
    整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱Q=Q1+Q2=5+0.2=5.2J  
    答:(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v;
    (2)線框從釋放到落地的時(shí)間t;
    (3)線框從釋放到落地的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱.
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