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如图,两条水平虚线之间有垂直于纸面向里,宽度为d=50cm,磁感应强度为B=1....

如图,两条水平虚线之间有垂直于纸面向里,宽度为d=50cm,磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场.边长为l=10cm的正方形线圈,质量为m=100g,电阻为R=0.020Ω.线圈下边缘到磁场上边界的距离为h=80cm.将线圈由静止释放,已知其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相同.取g=10m/s2.求:
(1)线圈进入磁场的过程中产生的电热Q.
(2)线圈下边缘穿越磁场的过程中,线圈的最小速度v.

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根据能量守恒可以判断在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中动能不变,重力势能的减小全部转化为电能,又转化为电热;根据位移速度关系式解出线框刚进入磁场时的速度,结合动能定理解出线框的最小速度. 【解析】 (1)在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中用能量守恒定律,动能不变,重力势能的减小全部转化为电能,又转化为电热, 因此:Q=mgd=0.50J (2)设线圈自由下落阶段的末速度v,即线圈下边缘到达磁场上边界时的瞬时速度大小是v, 则v2=2gh,v=4.0m/s  线圈上边缘到达磁场上边界时线圈速度一定最小,在线圈进入磁场过程中用动能定理: mgL-W=mv2-mv2 而克服安培力做的功W就等于增加的电能也等于产生的电热Q 因此解得:v=2m/s 答:(1)线圈进入磁场的过程中产生的电热Q为0.50J. (2)线圈下边缘穿越磁场的过程中,线圈的最小速度v为2m/s.
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考点分析:
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A.量程为0-3A,内阻约为0.025Ω的电流表1只;
B.量程为0-0.6A,内阻约为0.2Ω的电流表1只;
C.量程为0-100mA,内阻约为5Ω的电流表1只;
D.量程为0-3V,内阻约为10kΩ的电压表1只;
E.量程为0-15V,内阻约为50kΩ的电压表1只;
F.额定电流为1A,阻值为0-5Ω的滑动变阻器1只.
(1)要正确完成这个实验,电流表应选______,电压表应选______(选填相应器材的代号)
(2)在线框内画出实验的电路原理图.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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