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:374 题号:18872117
学习小组探究线框通过磁场时产生的阻尼与线框形状等因素的关系。如图甲所示,光滑水平面上,在宽度为L的区域内存在竖直向下的匀强磁场,一绝缘小车上水平固定一个边长也为L的正方形闭合线圈abcd,匝数为n,总电阻为R,小车质量为m,线圈质量相比小车可忽略。一轻质弹簧的左端固定在竖直平面上,推动小车使其压缩弹簧,当弹簧储存的弹性势能为时,从静止释放小车,小车脱离弹簧后,线圈bc边平行磁场边界进入磁场,测得线圈离开磁场时的速度大小是进入磁场时速度大小的一半。
(1)求线圈穿过磁场过程产生的电热;
(2)若保持单匝线圈的周长不变,将线圈变成矩形,求bc边的长度为多少时,小车穿出磁场后的末速度最小,并求出最小末速度。(提示:若abc均为正数,abc=定值,当a=b=c时,乘积abc有最大值)
(3)若再取一个完全一样的正方形线圈efgh,其中fgad固定在一起形成横“日”字形固定在车上(彼此绝缘),如图乙所示。重复原来的操作,请判断两线圈是否能穿出磁场,并说出理由。

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【推荐1】国家高山滑雪中心赛道“雪飞燕”长约3000多米、落差近900米、滑行速度可能超过每小时140公里,极具危险性。所以电磁滑道成为未来运动的一种设想,我们可以通过控制磁场强弱,实现对滑动速度的控制。为了方便研究,做出以下假设:如图甲所示,足够长的光滑斜面与水平面成角,虚线EF上方的整个区域存在如图乙规律变化且垂直导轨平面的匀强磁场,时刻磁场方向垂直斜面向上(图中未画出)磁感应强度在0~t1时间内均匀变化,磁感应强度最大值为t1时刻后稳定为、0~时间内,单匝正方形闭合金属框ABCD在外力作用下静止在斜面上,金属框CD边与虚线EF的距离为时刻撤去外力,金属框将沿斜面下滑,金属框上边AB刚离开虚线EF时的速度为v1,已知金属框质量为、边长为d,每条边电阻为。求:(计算结果保留两位小数)
(1)CD边刚过虚线EF时,AB两点间的电势差:
(2)从时刻到AB边经过虚线EF的过程中金属框产生的焦耳热;
(3)从撤去外力到AB边经过虚线EF的总时间。
2022-05-28更新 | 1471次组卷
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(1)倾斜导轨所处磁场的磁感应强度大小;
(2)A经过区域kpqn过程中摩擦产生的热量Q
(3)线框出磁场时的速度大小。

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【推荐3】如图所示,一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量型导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻的金属棒的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路与斜面底边平行,长度。初始时相距,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;金属棒在磁场中做匀速运动,直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间,导体框的边正好进入磁场,并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好,磁场的磁感应强度大小,重力加速度大小取。求:
(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;
(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数。
2023-05-11更新 | 759次组卷
共计 平均难度:一般