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如图甲所示,一边长为L=1m,电阻为R=3的正方形金属线框MNPQ水平平放在光滑绝缘水平地面上,在地面上建立如图所示坐标系,空间存在垂直地面的磁场,在m的区域I中磁场方向向上,在m的区域II中磁场方向向下,磁感应强度的大小随x的变化规律如图乙,开始时刻线框MN边与y轴重合。
(1)若给线框以水平向右的初速度,同时在PQ边施加一水平拉力,之后线框做的匀速直线运动,求线框运动3m的过程中水平拉力所做的功;
(2)若在图示位置给线框一初速度,线框的PQ边恰能运动到磁场区域II的右边界,设线框全部在区域I中运动时产生的热量为Q1,线框全部在区域II中运动时产生的热量为Q2,求。
 
(1) 0.223J     (2)
(1)线框在区域I中,P距O点x时,PQ切割磁感线产生的感应电动势为 
MN切割磁感线产生的感应电动势为 
线框中的感应电动势为==V   
类似的,PQ在区域II中距中间边界时,而MN在区域I中时,线框中的感应电动势为
=V 
线框全部在区域II中,PQ距中间边界时线框中的感应电动势为
=V
由于线框匀速运动,故水平拉力做的功等于线框中产生的焦耳热,则
=0.223J 
(2)线圈运动时产生的平均感应电动势,,电量,
联立化简得 
设初速度为,右边框到达中间界线时速度为,左边框到达中间界线时速度为,则据动量定理有:
  
 
  
其中, 
则, 
故线框全部在在区域I运动时产生的热量为 
线框全部在在区域II运动时产生的热量为 
则
练习册系列答案
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A.在线圈进入磁场区域的过程中,恒力F对线圈做功的功率保持不变
B.在线圈整体在磁场中运动的过程中,恒力F对线圈做功的功率保持不变
C.在线圈离开磁场区域的过程中,恒力F对线圈做功的功率逐渐减小
D.在线圈穿越磁场区域的整个过程中,恒力F对线圈做的功等于线圈中感应电流产生的焦耳热
 

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A.Q1=Q2=Q3=Q4B.Q1=Q2=2Q3=2Q4
C.2Q1=2Q2=Q3=Q4D.Q1≠Q2=Q3≠Q4

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

(17分)如图(a)所示,水平放置的两根平行金属导轨,间距L=0.3m.导轨左端连接R=0.6 的电阻,区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场,磁场区域宽D="0.2" m.细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直,每根金属棒在导轨间的电阻均为t="0.3" ,导轨电阻不计,使金属棒以恒定速度r="1.0" m/s沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R的电流强度,并在图(b)中画出.

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质量为m、带电荷量为+q的绝缘小球,穿在半径为r的光滑圆形轨道上,轨道平面水平.空间有分布均匀且随时间变化的磁场,磁场方向竖直向上,如图甲所示.磁感应强度B(t)的变化规律如图乙所示.

(1)若圆环由金属材料制成,求圆环上感应电动势E的大小;
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A.I1:I2=4:1B.I1:I2=2:1C.U1:U2=2:1D.U1:U2=4:1

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1000
6
3
=2.449
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(3)求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热.

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( 1 ) Ll 到导轨上端的距离
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( 3 )金属棒向上刚进人磁场的加速度的大小.

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