如圖，兩條水平虛線之間有垂直于紙面向里，寬度為d=50cm，磁感應(yīng)強度為B=1.0T的勻強磁場．邊長為l=10cm的正方形線圈，質(zhì)量為m=100g，電阻為R=0.020Ω．線圈下邊緣到磁場上邊界的距離為h=80cm．將線圈由靜止釋放，已知其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時刻的速度相同．取g=10m/s2．求：
（1）線圈進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生的電熱Q．
（2）線圈下邊緣穿越磁場的過程中，線圈的最小速度v．
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（1）在線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場到剛穿出磁場過程中用能量守恒定律，動能不變，重力勢能的減小全部轉(zhuǎn)化為電能，又轉(zhuǎn)化為電熱，
因此：Q=mgd=0.50J
（2）設(shè)線圈自由下落階段的末速度v，即線圈下邊緣到達(dá)磁場上邊界時的瞬時速度大小是v0，
則v02=2gh，v0=4.0m/s 
線圈上邊緣到達(dá)磁場上邊界時線圈速度一定最小，在線圈進(jìn)入磁場過程中用動能定理：
mgL-W=
1
2
mv2-
1
2
mv02
而克服安培力做的功W就等于增加的電能也等于產(chǎn)生的電熱Q
因此解得：v=2
2
m/s
答：（1）線圈進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生的電熱Q為0.50J．
（2）線圈下邊緣穿越磁場的過程中，線圈的最小速度v為2
2
m/s．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?福建）如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個定值電阻．導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸．斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場．現(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運動，此時放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止．當(dāng)a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導(dǎo)軌．當(dāng)a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運動．已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計．求
（1）a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度Ia，與定值電阻R中的電流強度IR之比；
（2）a棒質(zhì)量ma；
（3）a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動時所受的拉力F．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，MN、PQ是兩條水平平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與電阻R＝20Ω組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1 : n2＝1 : 10，導(dǎo)軌寬L＝5m。質(zhì)量m＝2kg、電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力F作用下從t＝0時刻開始在圖示的兩虛線范圍內(nèi)往復(fù)運動，其速度隨時間變化的規(guī)律是v＝2sin20πt m/s。垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝4T。導(dǎo)軌、導(dǎo)線和線圈電阻不計。求：

（1）從t＝0到t1＝10 s的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝?

（2）從t＝0到t2＝0.025 s的時間內(nèi)，外力F所做的功W＝?

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

（16分）如圖所示，MN、PQ是兩條水平平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與電阻R＝20Ω組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1 : n2＝1 : 10，導(dǎo)軌寬L＝5m。質(zhì)量m＝2kg、電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力F作用下從t＝0時刻開始在圖示的兩虛線范圍內(nèi)往復(fù)運動，其速度隨時間變化的規(guī)律是v＝2sin20πtm/s。垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝4T。導(dǎo)軌、導(dǎo)線和線圈電阻不計。求：

（1）從t＝0到t1＝10 s的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝?

（2）從t＝0到t2＝0.025 s的時間內(nèi)，外力F所做的功W＝?

 

 

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科目：高中物理 來源：2010年四川省綿陽市高三第三次診斷性考試（理綜）物理部分 題型：計算題

（16分）如圖所示，MN、PQ是兩條水平平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與電阻R＝20Ω組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1 : n2＝1 : 10，導(dǎo)軌寬L＝5m。質(zhì)量m＝2kg、電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力F作用下從t＝0時刻開始在圖示的兩虛線范圍內(nèi)往復(fù)運動，其速度隨時間變化的規(guī)律是v＝2sin20πt m/s。垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝4T。導(dǎo)軌、導(dǎo)線和線圈電阻不計。求：
（1）從t＝0到t1＝10 s的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝?
（2）從t＝0到t2＝0.025 s的時間內(nèi)，外力F所做的功W＝?

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（1）從t＝0到t1＝10 s的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝?

（2）從t＝0到t2＝0.025 s的時間內(nèi)，外力F所做的功W＝?

 

 

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