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质量为M,电阻为R的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb´a´。如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的aa´边和bb´边都处在磁极间,极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)

(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长);
(2)当方框下落的加速度为g/2时,求方框的发热功率P;
(3)已知方框下落的时间为t时,下落的高度为h,其速度为vt(vt<vm)。求此过程中方框中产生的热量。(根据能量守恒定律)
(4)若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同,求恒定电流I0的表达式。
(1)(2)(3)(4)
(1)方框下落速度为v时,产生的感应电动势 
感应电流                          
方框下落过程,受到重力G及安培力F, ,方向竖直向下
 ,方向竖直向下
当F=G时,方框达到最大速度,即v=vm 
方框下落的最大速度   
(2)方框下落加速度为时,有,则   
方框的发热功率  
(3)根据能量守恒定律,有 

(4) 则
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图甲所示,一个足够长的U形金属管导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽度为L="0.50" m.一根质量为m="0.50" kg的均匀金属棒ab横跨在导轨上且接触良好,abMP恰好围成一个正方形.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节、竖直向上的匀强磁场中,ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为Fm="1.0" N,ab棒的电阻为R="0.10" Ω,其他各部分电阻均不计。开始时,磁感应强度B0="0.50" T。
(1)若从某时刻(t=0)开始,调节磁感应强度的大小,使其以="0.20" T/s的变化率均匀增加,求经过多长时间ab棒开始滑动.此时通过ab棒的电流大小和方向如何?
(2)若保持磁感应强度B0的大小不变,从t=0时刻开始,给ab棒施加一个水平向右的拉力,使它以a="4.0" m/s2的加速度匀加速运动,推导出此拉力FT的大小随时间t变化的函数表达式,并在图乙所示的坐标图上作出拉力FT随时间t变化的FT-t图线。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,光滑的平行导轨倾角为θ,处于垂直导轨平面磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E. 内阻为r的直流电源,电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m. 长度为L的导体棒由静止释放,求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。

(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相连,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在的平面,欲使M所包围的小线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是(  )
A.匀速向右运动B.减速向右运动
C.加速向右运动D.减速向左运动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

【2012? 北京市西城区期末】如图所示,光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内,MN、PQ平行且足够长,两轨道间的宽度L=0.50m。轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻。轨道处于磁感应强度大小B=0.40T,方向竖直向下的匀强磁场中。质量m=0.50kg的导体棒ab垂直于轨道放置。在沿着轨道方向向右的力F作用下,导体棒由静止开始运动,导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直。不计轨道和导体棒的电阻,不计空气阻力。

(1)若力F的大小保持不变,且F=1.0N。求
a.导体棒能达到的最大速度大小vm
b.导体棒的速度v=5.0m/s时,导体棒的加速度大小a。
(2)若力F的大小是变化的,在力F作用下导体棒做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小a=2.0m/s2。从力F作用于导体棒的瞬间开始计时,经过时间t=2.0s,求力F的冲量大小I。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(14分)在地面附近的真空室中,水平平行虚线PQMN间有方向水平且垂直于纸面的匀强磁场,PQMN相距为2L。一个边长为L、质量为m的均匀金属框abcd,总电阻为R,处于竖直面内,ab边距PQL。让金属框由静止开始下落,运动中保证金属框始终在竖直平面内且ab边与PQ平行,当金属框ab边刚进入磁场,金属框即开始做匀速运动。已知重力加速度为g,求

(1)匀强磁场的磁感应强度B
(2)金属框从开始运动至其ab边刚要出磁场的过程中,金属框产生的焦耳热Q
(3)金属框ab边刚要出磁场时的速度v

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,PQ、MN是两条平行金属轨道,轨道平面与水平面的夹角为θ,轨道之间连接电阻R。在空间存在方向垂直于轨道平面的匀强磁场。金属杆ab以一定的初速度沿轨道从底端上滑的过程中,金属棒克服重力做功W1,动能的减小量为ΔE,回路中的电流产生的热量为Q1,金属杆与轨道间摩擦产生的热量为Q2。则下列关系式中正确的是(         )
W1+Q1=ΔE+Q2 B.W1+ΔE=Q1+Q2 C.W1-ΔE=Q1+Q2  D.W1+Q1=ΔE-Q2

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,用铝板制成“U”形框,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方,让整个装置在水平方向的磁场中向左以速度V匀速运动,若悬线拉力为F,则
A.悬线竖直,F=mg
B.悬线竖直,F<mg
C.适当选择V的大小可使F=0
D.因条件不足,F与mg的大小关系无法确定

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