如圖所示,在高度差h=0.5m的平行虛線範圍內,有磁感強度B=0.5T、方向垂直於豎直平面向裡的勻強磁場,正方...
問題詳情:
如圖所示,在高度差h=0.5 m的平行虛線範圍內,有磁感強度B=0.5 T、方向垂直於豎直平面向裡的勻強磁場,正方形線框abcd的質量m=0.1 kg、邊長L=0.5 m、電阻R=0.5,線框平面與豎直平面平行,靜止在位置“I”時,cd邊跟磁場下邊緣有一段距離。現用一豎直向上的恆力F=4.0 N向上提線框,該框由位置“I”無初速度開始向上運動,穿過磁場區,最後到達位置“II”(ab邊恰好出磁場),線框平面在運動中保持與磁場方向垂直,且cd邊保持水平。設cd邊剛進入磁場時,線框恰好開始做勻速運動。g取10 ,求:
(1)線框進入磁場前距磁場下邊界的距離H;
(2)線框由位置“I”到位置“II”的過程中,恆力F做的功是多少?線框內產生的熱量又是多少?
【回答】
(1)在恆力作用下,線圈開始向上做勻加速直線運動,設線圈的加速度為,據牛頓第二定律有:
解得(1分)
從線圈進入磁場開始做勻速運動,速度為,則:
邊產生的感應電動勢為(1分)
線框中產生的感應電流為(1分)
線框所受的安培力為(1分)
因線框做勻速運動,則有(1分)
聯立上述幾式,可解得m/s(1分)
由解得m(1分)
(2)恆力F做的功J(1分)
從邊進入磁場到邊離開磁場的過程中,拉力所做的功等於線框增加的重力勢能和產生的熱量Q,即
(1分)
解得:(1分)
或
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題
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