如圖所示,在豎直平面內有一個“日“字形線框,線框總質量為m,每條短邊長度均為l.線框橫邊的電阻為r,豎直邊的電...
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問題詳情:
如圖所示,在豎直平面內有一個“日“字形線框,線框總質量為m,每條短邊長度均為l.線框橫邊的電阻為r,豎直邊的電阻不計.線上框的下部有一個垂直豎直平面、方向遠離讀者、磁感應強度為B的勻強磁場,磁場的高度也為l.讓線框自空中一定高處自由落下,當線框下邊剛進入磁場時立即作勻速運動.重力加速度為g.求:
(1)“日”字形線框作勻速運動的速度v的大小;
(2)“日”字形線框從開始下落起,至線框上邊離開磁場的下邊界為止的過程中所經歷的時間t.
【回答】
考點: 導體切割磁感線時的感應電動勢.
專題: 電磁感應與電路結合.
分析: (1)根據安培阻力等於重力,結合安培力綜合表示式,即可求解;
(2)根據線框下邊剛進入磁場時立即作勻速運動,依據切割感應電動勢與閉合電路歐姆定律,及安培力表示式,即可判定線框一直勻速運動,進而由運動學公式,即可求解.
解答: 解:(1)根據線框下邊剛進入磁場時立即作勻速運動,此時下邊切割磁場,則電路的總電阻為:
R=r+
由平衡條件,則有:mg=
解得:v=;
(2)線框進入磁場前做自由落體運動,由運動學公式,
則下落的時間t1==
因線框下邊剛進入磁場時立即作勻速運動,當中間邊切割磁場時,感應電動勢不變,則電阻也不變,
因此安培阻力仍等於重力,那麼一直做勻速直線運動,則經歷的時間為:
t2==;
因此從開始下落起,至線框上邊離開磁場的下邊界為止的過程中所經歷的時間t=t1+t2=+
答:(1)“日”字形線框作勻速運動的速度v的大小;
(2)“日”字形線框從開始下落起,至線框上邊離開磁場的下邊界為止的過程中所經歷的時間+.
點評: 考查平衡條件的內容,掌握安培力的綜合表示式,理解切割感應電動勢影響因素,注意電路中的等效電阻的求解.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:選擇題
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