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用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′...

用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′a′.如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行.设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略不计.可认为方框的aa′边和bb′边都处在磁极间,极间磁感应强度大小为B.方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力).
(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长);
(2)当方框下落的加速度为manfen5.com 满分网时,求方框的发热功率P;
(3)已知方框下落的时间为t时,下落的高度为h,其速度为vt(vt<vm).若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I在该框内产生的热相同,求恒定电流I的表达式.
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(1)分析方框运动的过程,知道当方框匀速运动时速度最大,根据力的平衡知识求解. (2)方框下落加速度为时,根据牛顿第二定律得出感应电流大小,再根据焦耳定律求解. (3)根据能量守恒定律表示出时间t内方框内产生的热量表达式,再求出恒定电流I的表达式. 【解析】 (1)方框质量    m=4LAd 方框电阻             方框下落速度为v时,产生的感应电动势  E=B•2Lv 感应电流               方框下落过程,受到重力G及安培力F, G=mg=4LAdg,方向竖直向下 安培力,方向竖直向上 当F=G时,方框达到最大速度,即v=vm 则            方框下落的最大速度     (2)方框下落加速度为时,根据牛顿第二定律有 , 则                 方框的发热功率    (3)根据能量守恒定律,方框重力势能转化动能和电流产生的热量,所以有   解得:恒定电流I的表达式      答:(1)求方框下落的最大速度为; (2)方框的发热功率P是; (3)恒定电流I的表达式为 .
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考点分析:
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①按事先设计的电路连接各元件,并使滑片处于使电路电阻最大处
②合上开关,使滑片从最左端开始缓慢移动,使电压表和电流表都有明显的读数,但电风扇并未转动,读出此时的电压表和电流表读数U,I
   
④用测量的量表示出电动机正常运转时的效率的表达式   
(b)按上述实验过程,本实验的电路图应选择    (填“甲”或“乙”). 查看答案
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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