5.如如下图所示,在绝缘光滑水平面上,有一个边长为L的单匝正方形线框abcd,在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域.线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直,线框的ab边始终平行于磁场的边界.线框的四个边的电阻值相等,均为R.求:
(1)在ab边刚进入磁场区域时,线框内的电流大小;
(2)在ab边刚进入磁场区域时,ab边两端的电压;
(3)在线框被拉入磁场的整个过程中,线框中电流产生的热量.
【答案】
(1)
(2)(3)
6.如图甲所示,空间存在一宽度为2L的有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示.以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;
(3)判断线框能否从右侧离开磁场?
说明理由.
【答案】
(1)T
(2)0.75C(3)不能
7.如下列图,倾角为α的光滑固定斜面,斜面上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有大小为B的匀强磁场,方向垂直斜面向下.一质量为m,电阻为R,边长为L的正方形单匝纯电阻金属线圈,线圈在沿斜面向上的恒力作用下,以速度v匀速进入磁场,线圈ab边刚进入磁场和cd边刚要离开磁场时,ab边两端的电压相等.磁场的宽度d大于线圈的边长L,重力加速度为g.求
(1)线圈进入磁场的过程中,通过ab边的电量q;
(2)恒力F的大小;
(3)线圈通过磁场的过程中,ab边产生的热量Q.
【答案】
(1)〔2〕〔3〕
8.如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R.在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象,图象中坐标轴上所标出的字母均为量.求:
(1)金属线框的边长.
(2)磁场的磁感应强度.
(3)金属线框在整个下落过程中所产生的热量.
【答案】
(1)v1(t2-t1)
(2)(3)2mgv1(t2-t1)+m(v-v)
9.如下列图,“凸〞字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l.匀强磁场区域的上下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面.开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动,在ef、pq边离开磁场后,abQ.线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g.求:
(1)线框ab边将要离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍;
(2)磁场上、下边界间的距离H.
【答案】
(1)4倍
(2)+28l
10.如下列图,水平虚线L1、L2之间是匀强磁场,磁场方向水平向里,磁场高度为h.竖直平面内有一等腰梯形线框,底边水平,其上下边长之比为5:
1,高为2h.现使线框AB边在磁场边界L1的上方h高处由静止自由下落,当AB边刚进入磁场时加速度恰好为0,在DC边刚进入磁场前的一段时间内,线框做匀速运动.求:
(1)在DC边进入磁场前,线框做匀速运动时的速度与AB边刚进入磁场时的速度比是多少?
(2)DC边刚进入磁场时,线框加速度的大小为多少?
(3)从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中,线框的机械能损失和重力做功之比?
【答案】〔1〕1:
4〔2〕〔3〕47:
48
11.如下列图,一质量m=0.5kg的“日〞字形匀质导线框“abdfeca〞静止在倾角α=37°的粗糙斜面上,线框各段长ab=cd=ef=ac=bd=ce=df=L=0.5m,ef与斜面底边重合,线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,ab、cd、ef三段的阻值相等、均为R=0.4Ω,其余局部电阻不计。
斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH,其宽度GI=HJ=L,长度IJ>L,IJ//ef,磁场垂直斜面向上,磁感应强度B=1T。
现用一大小F=5N、方向沿斜面向上且垂直于ab的恒力作用在ab中点,使线框沿斜面向上运动,ab进入磁场时线框恰好做匀速运动。
假如不计导线粗细,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:
(1)ab进入磁场前线框运动的加速度大小a。
(2)cd在磁场中运动时,外力克制安培力做功的功率P。
(3)线框从开始运动到ef恰好穿出磁场的过程中,线框中产生的焦耳热与外力F做功的比值。
【答案】〔1〕2m/s2〔2〕2.4W〔3〕
12.如图,光滑斜面的倾角α=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1=lm,bc边的边长l2=0.6m,线框的质量m=1kg,电阻R=0.1Ω,线框通过细线与重物相连,重物质量M=2kg,斜面上ef线〔ef∥gh〕的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,如果线框从静止开始运动,进入磁场最初一段时间是匀速的,ef线和gh的距离s=11.4m,〔取g=10m/s2〕,求:
(1)线框进入磁场前重物M的加速度;
(2)线框进入磁场时匀速运动的速度v;
(3)ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t;
(4)ab边运动到gh线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热.
【答案】〔1〕5m/s2〔2〕6m/s〔3〕2.5s〔4〕9J
13.如下列图,一边长L=,质量m1=,电阻Rabcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。
起初ad边距磁场下边界为d1=,磁感应强度B=2.5T,磁场宽度d2=,物块放在倾角θ=53°的斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
现将物块由静止释放,经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时,线框恰好做匀速运动。
〔g取10m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6〕求:
(1)线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小?
(2)线框刚刚全部进入磁场时动能的大小?
(3)整个运动过程线框产生的焦耳热为多少?
【答案】〔1〕2m/s〔2〕0.9J(3)5J
14.如下列图,正方形单匝均匀线框ABCD,边长L=,每边电阻相等,总电阻R=0.5Ω。
一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接绝缘物体P,物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上,斜面倾角θ=30°,斜面上方的细线与斜面平行。
在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场,上边界I和下边界II都水平,两边界之间距离也是L=。
磁场方向水平,垂直纸面向里,磁感应强度大小B=0.5T。
现让正方形线框的cd边距上边界I的正上方高度h=的位置由静止释放,且线框在运动过程中始终与磁场垂直,cd边始终保持水平,物体P始终在斜面上运动,线框刚好能以v=3m/S的速度进入匀强磁场并匀速通过匀强磁场区域。
释放前细线绷紧,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中,c、d间的电压是多大?
(2)线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大?
(3)在cd边刚进入磁场时,给线框施加一个竖直向下的拉力F使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域,在此过程中,力F做功W=0.23J,求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少?
15.〔多项选择〕如下列图,在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,PQa、质量为m、电阻为R的金属正方形线框,以速度v垂直磁场方向从如图实线位置(Ⅰ)开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置(Ⅱ)时,线框的速度为.如下说法正确的答案是(AB)
A.在位置(Ⅱ)时线框中的电功率为
B.此过程中回路产生的电能为mv2
C.在位置(Ⅱ)时线框的加速度为
D.此过程中通过导线横截面的电荷量为
16.(多项选择)在倾角为θ足够长的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场,磁场方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为Lm、电阻为R、边长也为L的正方形线框,在t=0时刻以速度v0进入磁场,恰好做匀速直线运动,假如经过时间t0,线框ab边到达gg′与ff′中间位置时,线框又恰好做匀速运动,如此如下说法正确的答