组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 电磁感应 > 电磁感应中的能量转化 > 线框进出磁场类问题 > 线框进出磁场产生的等效电路相关计算(E、I、F、U、P)
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:724 题号:16040528
如图所示,在竖直平面内有一上下边界均水平,垂直线框所在平面的匀强磁场,磁感应强度。正方形单匝金属线框在磁场上方处,质量为,边长为,总阻值为。现将线框由静止释放,下落过程中线框边始终与磁场边界平行,边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为,不计空气阻力,重力加速度取。求
(1)边刚进入磁场时,克服安培力做功的功率
(2)匀强磁场区域的高度H
(3)线框通过整个磁场区域所用时间t

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解答题 | 较难 (0.4)
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【推荐1】磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行,由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,减少了摩擦力,因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况,制作了总质量kg的列车模型,如图甲所示,该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd,线框的总电阻Ω,用两根足够长、水平固定、间距m(和矩形线框的边长ab相等)的平行金属导轨PQMN模拟列车行驶的车轨,导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场,相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为T,每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等,如图乙所示(图乙中只画出矩形线框)。将列车放置于车轨上,当匀强磁场以速度向右匀速运动时,列车因受到磁场力而运动起来,运动过程中受到的阻力恒为N。
(1)求列车加速时的最大加速度
(2)求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P
(3)若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时,在时列车才开始运动,之后线框中的电流保持不变,在时磁场突然静止,时列车才静止,求列车的制动距离d

2024-05-08更新 | 912次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐2】如图所示,固定平行光滑金属导轨与水平面的夹角均为α,导轨间距为L,电阻不计且足够长,导轨上相隔为d的平行虚线MNPQ间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d的正方形导线框连在一起组成固定装置,总质量为m,导体棒中通以大小恒为I的电流。现将整个装置置于导轨上,线框下边与PQ重合,由静止释放后装置沿斜面下滑,导体棒运动到MN处恰好第一次开始返回,经过若干次往返后,最终装置在斜面上做周期不变的往复运动。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
(2)求在装置第一次下滑过程中,装置减少的机械能ΔE、导体棒中产生的热量Q及导线框中产生的热量Q
(3)装置最终在斜面上做稳定的往复运动的最大速率vm
(4)若已知装置最终在斜面上做稳定的往复运动的周期为T,请画出装置从最高点开始的一个运动周期内的v-t图像。
2022-12-15更新 | 643次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐3】如图所示,质量为m的足够长的“[”金属导轨abcd放在倾角为θ的光滑绝缘斜面上,bc段电阻为R,其余段电阻不计.另一电阻为R、质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PbcQ构成矩形.棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于斜面的光滑立柱.导轨bc段长为L,以ef为界,其左侧匀强磁场垂直斜面向上,右侧匀强磁场方向沿斜面向上,磁感应强度大小均为B.在t=0时,一沿斜面方向的作用力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动,加速度为a.

(1)请通过计算证明开始一段时间内PQ中的电流随时间均匀增大.
(2)求在电流随时间均匀增大的时间内棒PQ横截面内通过的电量q和导轨机械能的变化量△E.
(3)请在F-t图上定性地画出电流随时间均匀增大的过程中作用力F随时间t变化的可能关系图,并写出相应的条件.(以沿斜面向下为正方向)
2016-12-08更新 | 1557次组卷
共计 平均难度:一般