如图所示,上、下边界均水平的区域宽为L=0.1m,内有磁感应强度大小为B=10T,方向水平向内的匀强磁场.一边...
问题详情:
如图所示,上、下边界均水平的区域宽为L=0.1m,内有磁感应强度大小为B=10T,方向水平向内的匀强磁场.一边长也为L,质量为m=0.1kg,电阻为R=1Ω的匀质正方形线框,通过滑轮装置与另一质量为M=0.14kg的物体连接.线框从磁场下方h处静止释放,当线框cd边进入磁场一段时间后(cd边仍在磁场中),开始匀速运动经过磁场区域.从线框进入磁场到其恰达到匀速时,流过线框横截面的电荷量q=0.04C,线框中产生的热量Q=0.032J.已知线框上升途中线框平面始终与磁场方向垂直,ab边始终与边界平行,不计运动过程中受到的空气阻力,g=10m/s2.求:
(1)线框匀速运动时的速度v;
(2)线框匀速运动的时间t;
(3)线框释放处cd边距离磁场下边界的高度h.
【回答】
解:(1)线框匀速运动时,
感应电动势:E=BLv,
线框受到的安培力:F=BIL=,
由平衡条件得:
对线框:T=F+mg,
对物体:T=Mg,
代入数据解得:v=0.4m/s;
(2)从线框进入磁场到线框匀速运动过程,
感应电动势: ===,感应电流: =,
电荷量:q=△t=,代入数据解得:x=0.04m,
线框一直匀速到ab边离开磁场,匀速运动时间:
t===0.4s;
(3)对线框与物体组成的系统,由能量守恒定律得:
Mg(h+x)=mg(h+x)+(M+m)v2+Q,代入数据解得:h=0.088m;
答:(1)线框匀速运动时的速度v为0.4m/s;
(2)线框匀速运动的时间t为0.4s;
(3)线框释放处cd边距离磁场下边界的高度h为0.088m.
知识点:专题六 电场和磁场
题型:计算题