如图所示,在高度差h=0.5m的平行虚线范围内,有磁感强度B=0.5T、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场,正方...
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问题详情:
如图所示,在高度差h=0.5 m的平行虚线范围内,有磁感强度B=0.5 T、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场,正方形线框abcd的质量m=0.1 kg、边长L=0.5 m、电阻R=0.5,线框平面与竖直平面平行,静止在位置“I”时,cd边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上的恒力F=4.0 N向上提线框,该框由位置“I”无初速度开始向上运动,穿过磁场区,最后到达位置“II”(ab边恰好出磁场),线框平面在运动中保持与磁场方向垂直,且cd边保持水平。设cd边刚进入磁场时,线框恰好开始做匀速运动。g取10 ,求:
(1)线框进入磁场前距磁场下边界的距离H;
(2)线框由位置“I”到位置“II”的过程中,恒力F做的功是多少?线框内产生的热量又是多少?
【回答】
(1)在恒力作用下,线圈开始向上做匀加速直线运动,设线圈的加速度为,据牛顿第二定律有:
解得(1分)
从线圈进入磁场开始做匀速运动,速度为,则:
边产生的感应电动势为(1分)
线框中产生的感应电流为(1分)
线框所受的安培力为(1分)
因线框做匀速运动,则有(1分)
联立上述几式,可解得m/s(1分)
由解得m(1分)
(2)恒力F做的功J(1分)
从边进入磁场到边离开磁场的过程中,拉力所做的功等于线框增加的重力势能和产生的热量Q,即
(1分)
解得:(1分)
或
知识点:专题八 电磁感应
题型:综合题