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如图所示,位于竖直平面内的矩形单匝导线框abcd,其下方有一匀强磁场区域,该区域...

manfen5.com 满分网如图所示,位于竖直平面内的矩形单匝导线框abcd,其下方有一匀强磁场区域,该区域的上边界PP´水平且与ab边平行,方向与线框平面垂直.已知磁场的磁感应强度为B,线框边长ab=L1,ad=L2,线框质量为m.令线框的dc边从距磁场区域边界PP´的高度h处由静止开始下落,线框刚好匀速进入磁场区域.
(1)求线框的电阻R.
(2)求线框在进入磁场的过程中,通过线框导线横截面积的电荷量q.
(3)若将线框从dc边距磁场区域边界PP´的高度H处由静止开始下落,当线框的一半进入磁场时,线框刚好开始匀速下落,求线框进入磁场的过程中产生的焦耳热Q.
(1)线框刚好匀速进入磁场区域,安培力和重力平衡,根据欧姆定律、法拉第电磁感应定律、安培力公式推导出安培力公式,由平衡条件求出电阻. (2)根据力平衡方程求出电流,确定出磁场进入磁场的时间,求出通过线框导线横截面积的电荷量q. (3)根据能量守恒定律求解线框进入磁场的过程中产生的焦耳热Q. 【解析】 (1)设线圈刚进入磁场时的速度大小为v,则有v2=2gh 得 由E=BL1v,I=,F=BIL1,得   安培力F= 由于线框刚好匀速进入磁场区域,则有F=mg 得到,=mg 联立得 (2)由BIL1=mg得,I=,线框在进入磁场的过程中,通过线框导线横截面积的电荷量q=It= 联立解得. (3)当线框的一半进入磁场时,线框开始匀速下落,此时速度大小仍为v,根据能量守恒定律得    mg(H+)= 解得Q=mg(H+-h) 答: (1)线框的电阻. (2)线框在进入磁场的过程中,通过线框导线横截面积的电荷量. (3)线框进入磁场的过程中产生的焦耳热Q=mg(H+-h).
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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