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如图所示,水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场,磁...

manfen5.com 满分网如图所示,水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场,磁感应强度为B.矩形导线框ab边长为l1,bc边长为l2,导线框的质量为m,电阻为R.磁场方向垂直于线框平面向里,磁场高度H>l2.线框从某高处由静止落下,当线框的cd边刚进入磁场时,线框的加速度方向向下、大小为manfen5.com 满分网;当线框的cd边刚离开磁场时,线框的加速度方向向上、大小为manfen5.com 满分网.在运动过程中,线框平面位于竖直平面内,上、下两边总平行于PQ.空气阻力不计,重力加速度为g.求:
(1)线框的cd边刚进入磁场时,通过线框导线中的电流;
(2)线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小;
(3)线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中,通过线框导线横截面的电荷量.
(1)线框的cd边刚进入磁场时,受到重力和竖直向上的安培力作用,根据牛顿第二定律和安培力公式F=BIl结合求解电流. (2)当线框的cd边刚离开磁场时,由牛顿第二定律得到电流表达式,由欧姆定律I==得到速度的关系式.当ab进入磁场后,线框做匀加速运动,加速度为g,通过位移H-l2时ab离开磁场,由运动学公式求解线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小. (3)由E=、I=、q=I△t结合求解电量. 【解析】 (1)设线框的cd边刚进入磁场时线框导线中的电流为I1,依据题意、根据牛顿第二定律有: mg-BI1l1= 解得:I1= (2)设线框ab边刚进入磁场时线框的速度大小为v1,线框的cd边刚离开磁场时速度大小为v2,线框的cd边刚离磁场时线框导线中的电流为I2,依据题意、牛顿第二定律有: BI2l1-mg= 解得:I2= 又I2=,得:v2= 当ab进入磁场后,线框中没有感应电流,做加速度为g的匀加速运动,则有: 得:v1= 代入解得:v1= (3)设线框abcd穿出磁场的过程中所用时间为△t,平均电动势为E,通过导线的平均电流为Iʹ,通过导线某一横截面的电荷量为q,则: E==,Iʹ==, 则:q=Iʹ△t= 答: (1)线框的cd边刚进入磁场时,通过线框导线中的电流是. (2)线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小是. (3)线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中,通过线框导线横截面的电荷量是.
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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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