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如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,底边bc水平,金属线框...

如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,底边bc水平,金属线框的质量为m,电阻为R.在金属线框的下方有一水平方向的匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的上下边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现金属线框从磁场上方某一高度处由静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过磁场区域瞬间的速度-时间图象,图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量,重力加速度为g,忽略空气阻力.求:
(1)金属框的边长以及磁场的磁感应强度;
(2)金属线框在离开磁场过程中所产生的热量.

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(1)由图象可知,金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动,根据时间和速度求出金属框的边长.金属线框进入磁场做匀速直线运动时,重力和安培力平衡,推导出安培力的表达式,由平衡条件可求出B. (3)线框通过磁场的过程,线框的机械能减小转化为内能,由能量守恒定律求出热量. 【解析】 (1)由图象可知,金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动,速度为v1,运动时间为t2-t1     所以金属框的边长为L=v1(t2-t1)     ① 在金属框匀速进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力,则mg=BIL        ②    又I=    ③     E=BLv1   ④ 由①、②、③、④式解得 B=  ⑤ (2)在离开磁场过程中金属框产生的热为Q,由能量守恒得    Q=mgL+-    ⑥ 由①、⑥两式得   Q=mgv1(t2-t1)+-      ⑦ 答: (1)金属框的边长为v1(t2-t1),磁场的磁感应强度为; (2)金属线框在离开磁场过程中所产生的热量是mgv1(t2-t1)+-.
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考点分析:
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①应选择的电表为(只需添电表前面的字母即可)电流表______;电压表______
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当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时,图线______(填选项前的字母)
A.逐渐偏向纵轴
B.逐渐偏向横轴
C.仍保持原方向不变
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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