質量為m邊長為l的正方形線框,從有界的勻強磁場上方由靜止自由下落,線框電阻為R,勻強磁場的寬度為H(H>l),...
問題詳情:
質量為m邊長為l的正方形線框,從有界的勻強磁場上方由靜止自由下落,線框電阻為R,勻強磁場的寬度為H(H>l),磁感強度為B,線框下落過程中ab邊與磁場界面平行.已知ab邊剛進入磁場和剛穿出磁場時都作減速運動,加速度大小均為a=g/3.試求:
(1)ab邊剛進入磁場時,線框的速度;
(2)cd邊剛進入磁場時,線框的速度;
(3)線框經過磁場的過程中產生的熱能.
【回答】
(1)設所求速度為v1,對線框有:
F﹣mg=ma= ①
F=BIL=BL= ②
由①、②得:v1= ③
(2)由題分析可知,ab邊剛進入磁場和剛穿出磁場時速度相等,設cd邊剛進入磁場時,線框的速度為v2,從cd邊剛進入磁場到ab邊剛穿出磁場,機械能守恆,則對線框有:
mg(H﹣l)=﹣ ④
由③、④得:v2=⑤
(3)從線框開始進入磁場到完全穿出磁場,減少的機械能全部轉化為電能.
減少的動能為:△Ek=﹣=mg(H﹣l),
減少的重力勢能為:△Ep=mg(H+l) ⑥
產生的熱能為:E電=△Ek+△Ep=2mgH.
答:
(1)ab邊剛進入磁場時,線框的速度為;
(2)cd邊剛進入磁場時,線框的速度為;
(3)線框經過磁場的過程中產生的熱能為2mgH.
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題
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