如圖甲所示,光滑絕緣水平面上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以虛線MN為左邊界,MN的左側(cè)有一質(zhì)量m=0.1kg,bc邊長(zhǎng)L1=0.2m,電阻R=2Ω的矩形線圈abcd.t=0時(shí),用一恒定拉力F拉線圈,使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間1s,線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN,此時(shí)立即將拉力F改為變力,又經(jīng)過1s,線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng).整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示.
(1)求線圈bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v1和線圈在第ls內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離x;
(2)寫出第2s內(nèi)變力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式;
(3)求出線圈ab邊的長(zhǎng)度L2
精英家教網(wǎng)
分析:(1)由圖乙所示圖象讀出感應(yīng)電流,由歐姆定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由E=BLv求出線圈的速度;由勻變速運(yùn)動(dòng)的位移公式求出位移x.
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律得出安培力與時(shí)間的關(guān)系式,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律得到拉力與時(shí)間的關(guān)系式.
(3)先求出2s末的速度,利用平均速度公式求ab長(zhǎng)度.
解答:解:(1)由圖乙可知,線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電流 I1=0.1A,
由 E=BLv1 及 I=
E
R
得   ①
  v1=
I1R
BL1
=
0.1×2
2×0.2
m/s=0.5m/s  ②
第1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離 x=
v1
2
t
=
0.5
2
×1
m=0.25m  ③
(2)由圖乙可知,在第2s時(shí)間內(nèi),線圈中的電流隨時(shí)間均增加,線圈速度隨時(shí)間均勻增加,線圈所受安培力隨時(shí)間均勻增加,且大小F=BIL1=(0.08t-0.04)N  ④
t=2s時(shí)線圈速度 v2=
I2R
BL1
=1.5m/s ⑤
線圈在第2s時(shí)間內(nèi)的加速度 a2=
v2-v1
t
=
1.5-0.5
1
m/s2=1m/s2  ⑥
由牛頓定律得F=F+ma=(0.08t+0.06)N  ⑦
(3)在第2s時(shí)間內(nèi),線圈的平均速度
.
v
=
v1+v2
2
=
1.5+0.5
2
m/s=1m/s ⑧
  L2=
.
v
?t
=1×1m=1m   ⑨
答:(1)線圈bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v1為0.5m/s,線圈在第ls內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離x為0.25m;(2)第2s內(nèi)變力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為F=(0.08t+0.06)N;
(3)線圈ab邊的長(zhǎng)度L2為1m.
點(diǎn)評(píng):本題分析和計(jì)算安培力和拉力是關(guān)鍵,根據(jù)安培力的方向判斷線圈的運(yùn)動(dòng)情況,要熟練地根據(jù)法拉第定律、歐姆定律等等規(guī)律推導(dǎo)安培力的表達(dá)式.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,光滑絕緣斜面AB,高h(yuǎn)=0.1m,底端B與一塊質(zhì)量為M=2kg的均勻、水平放置的絕緣平板光滑連接,平板長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m,其距B端0.6m處C固定在高為R=0.5m的豎直支架上,支架的下端與垂直于紙面的固定轉(zhuǎn)軸O連接,平板可繞轉(zhuǎn)軸O沿順時(shí)針方向翻轉(zhuǎn),在支架正上方有一個(gè)水平向右的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)E.在斜面頂端A放置帶正電q=1×10-5C的很小的物體,質(zhì)量為m,使其由靜止滑下,沿平板進(jìn)入電場(chǎng),能滑過D點(diǎn),并從D點(diǎn)飛出到水平地面上,設(shè)物體從D點(diǎn)飛出的水平距離為x,如圖乙是x2與E圖象,重力加速度g取10m/s2.問:

(1)圖乙中物體的質(zhì)量m為多大?物體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ是多大?
(2)為保證不同質(zhì)量物體都能滑過D點(diǎn),且平板不翻轉(zhuǎn),求物體的質(zhì)量的取值范圍?
(3)為保證不同質(zhì)量物體都能滑過D點(diǎn),且平板不翻轉(zhuǎn),求水平勻強(qiáng)電場(chǎng)E的大小范圍?
(4)平板出現(xiàn)漏電是常有的事情(漏電不影響電場(chǎng)分布),假設(shè)圖乙中物體m的帶電減少量△q隨在平板上滑過的長(zhǎng)度成正比,即△q=ks(k=5×10-6C/m),為保證物體滑到D點(diǎn)并且飛出的水平距離為1m,求此時(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)E的大;請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出平板漏電情況下的x2與E圖象.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,光滑絕緣水平面上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以虛線MN為左邊界,磁場(chǎng)的方向豎直向下.MN的左側(cè)有一質(zhì)量m=0.1kg,bc邊長(zhǎng)L1=0.2m,總電阻R=2Ω的矩形線圈abcd.t=0s時(shí),用一恒定拉力F拉線圈,使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過1s,線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN,此時(shí)立即將拉力F改為變力,又經(jīng)過1s,線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng).整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示.求:
(1)線圈bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v1和線圈在第1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離x;
(2)線圈ab邊的長(zhǎng)度L2;
(3)ad邊剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),拉力的功率.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?崇明縣二模)如圖甲所示,光滑絕緣的水平面上一矩形金屬線圈  abcd的質(zhì)量為m、電阻為R、面積為S,ad邊長(zhǎng)度為L(zhǎng),其右側(cè)是有左右邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,ab邊長(zhǎng)度與有界磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾认嗟,在t=0時(shí)刻線圈以初速度v0進(jìn)入磁場(chǎng),在t=T時(shí)刻線圈剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)且速度為vl,此時(shí)對(duì)線圈施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的變力F,使線圈在t=2T時(shí)刻線圈全部離開該磁場(chǎng)區(qū),若上述過程中線圈的v-t圖象如圖乙所示,整個(gè)圖象關(guān)于t=T軸對(duì)稱.則下列各項(xiàng)正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,光滑絕緣的水平面上一矩形金屬線圈  abcd的質(zhì)量為m、電阻為R、面積為S,ad邊長(zhǎng)度為L(zhǎng),其右側(cè)是有左右邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,ab邊長(zhǎng)度與有界磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾认嗟,在t=0時(shí)刻線圈以初速度v0進(jìn)入磁場(chǎng),在t=T時(shí)刻線圈剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)且速度為vl,此時(shí)對(duì)線圈施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的變力F,使線圈在t=2T時(shí)刻線圈全部離開該磁場(chǎng)區(qū),若上述過程中線圈的v-t圖象如圖乙所示,整個(gè)圖象關(guān)于t=T軸對(duì)稱.則0-T時(shí)間內(nèi),線圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為
 
,從T-2T過程中,變力F做的功為
 

精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案