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正方形金属线框abcd,每边长l=0.1m,总质量m=0.1kg,回路总电阻R=...

正方形金属线框abcd,每边长l=0.1m,总质量m=0.1kg,回路总电阻R=0.02Ω,用细线吊住,线的另一端跨过两个定滑轮,挂着一个质量为M=0.14kg的砝码.线框上方为一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区,如图,线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动,当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动.接着线框全部进入磁场后又做加速运动(g=10m/s2).问:
(1)线框匀速上升的速度多大?此时磁场对线框的作用力多大?
(2)线框匀速上升过程中,重物M做功多少?其中有多少转变为电能?

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(1)线框m上边ab进入磁场后做匀速运动,线框受力平衡,由平衡条件求出磁场对线框的作用力,由E=Blv、I=、F=BIl结合得到安培力的表达式,求出速度. (2)根据能量守恒定律求解重物M有多少重力势能转变为电能. 【解析】 (1)当线框上边ab进入磁场,线圈中产生感应电流I,由楞次定律判断可知产生阻碍运动的安培力为 F=BIl           由于线框匀速运动,线框受力平衡,F+mg=Mg  联立求解,得I=8A               由欧姆定律可得,E=IR=0.16V      由公式E=Blv,可求出v=3.2m/s         F=BIl=0.4N                          (2)重物M下降做的功为W=Mgl=0.14J        由能量守恒可得产生的电能为为E电=Mgl-mgl=0.04J 答: (1)线框匀速上升的速度是3.2m/s,此时磁场对线框的作用力是0.4N. (2)线框匀速上升过程中,重物M做功0.14J,其中有0.04J转变为电能.
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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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