如图甲所示，水平虚面PQ上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左和水平向右，磁感应强度大小均为B0=2T．用金属条制成的闭合正方形框aa'b'b边长L=0.5m，
发布时间：2019-08-26 20:43:04
试题难度：难度：中档 试题类型：问答题 试题内容：如图甲所示，水平虚面PQ上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左和水平向右，磁感应强度大小均为B0=2T．用金属条制成的闭合正方形框aa'b'b边长L=0.5m，质量m=0.3kg，电阻R=1Ω．现让金属框平面水平，aa'边、bb'边分别位于左、右两边的磁场中，且与磁场方向垂直，金属框由静止开始下落，其平面在下落过程中始终保持水平，当金属框下落至PQ前的瞬间，加速度恰好为零．以金属框下落至PQ为计时起点，PQ下方加一范围足够大的竖直向下的磁场，磁感应强度B与时间t之间的关系图象如图乙所示．不计空气阻力及金属框的形变，g取10m/s2，求：
（1）金属框经过PQ位置时的速度大小．
（2）金属框越过PQ后2s内下落的距离．
（3）金属框越过PQ后2s内产生的焦耳热．
（1）金属框经过PQ位置时的速度大小．
（2）金属框越过PQ后2s内下落的距离．
（3）金属框越过PQ后2s内产生的焦耳热．
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试题答案：（1）当金属框下落至PQ位置加速度恰好为零时，其受到的安培力与重力平衡，即 F安=mg，设金属框下落至PQ位置时的瞬时速度为v，则有 F安=2B0I1L，其中 I1=2B0LvR解得：v=mgR4B20L2=0.75m/s，（2）经分析知金属框进入PQ下方磁场中做自由落体运动，设其2s内下落距离为h，则 h=vt+12gt2，解得：h=21.5m．（3）设金属框在PQ下方磁场中运动时产生的感应电流为I，感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得 E=△B△tL2由图象得：△B△t=2T/s，又 I=ER，Q=I2Rt联立解得：Q=0.5J答：（1）金属框经过PQ位置时的速度大小为0.75m/s．（2）金属框越过PQ后2s内下落的距离是21.5m．（3）金属框越过PQ后2s内产生的焦耳热为0.5J．以上问题属网友观点，不代表本站立场，仅供参考！