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 > 求线框进出磁场时电阻上生热
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:927 题号:22138412
2023年3月31日,由中国中车自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行。该磁悬浮列车涡流制动原理的模型如图所示。模型车的车厢下端装有电磁铁系统,该电磁铁系统在其正下方产生的磁场,可看成磁感应强度大小为B、方向竖直向下的矩形区域(长为L,宽为d)的匀强磁场。将长大于L、宽为d、电阻为R的单匝矩形线圈(粗细忽略不计)等间隔铺设在轨道正中央,相邻两线圈的间隔也恰好为d。在某次试验中,模型车以一定初速度开始进入第1个线圈并制动,恰好能完整通过n个线圈。若该模型车所受的空气阻力大小与速度成正比(k为常量),模型车(含电磁铁系统)的质量为M,模型车与轨道之间无摩擦。求:
(1)该模型车的磁场全部进入任意一个线圈的过程中,流过线圈的电荷量q
(2)该模型车右侧刚进入第个线圈时,系统的速度大小
(3)该模型车通过每个线圈所产生的热量之比。

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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】如图所示,一阻值为R、边长为的匀质正方形导体线框abcd位于竖直平面内,下方存在一系列高度均为的匀强磁场区,与线框平面垂直,各磁场区的上下边界及线框cd边均水平。第1磁场区的磁感应强度大小为B1,线框的cd边到第1磁区上场区上边界的距离为h0。线框从静止开始下落,在通过每个磁场区时均做匀速运动,且通过每个磁场区的速度均为通过其上一个磁场区速度的2倍。重力加速度大小为g,不计空气阻力。求:
(1)线框的质量m
(2)第n和第n+1个磁场区磁感应强度的大小BnBn+1所满足的关系;
(3)从线框开始下落至cd边到达第n个磁场区上边界的过程中,cd边下落的高度H及线框产生的总热量Q
2020-05-15更新 | 500次组卷
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【推荐2】如图甲所示,边长L=0.3m的正方形金属框abcd放在足够长的绝缘水平桌面上,金属框质量M=0.8kg,阻值R=0.9Ω,与水平桌面间的动摩擦因数,一质量为m=0.6kg的重物通过足够长的轻质细线绕过光滑定滑轮连接到dc边上。建立如图甲中所示的水平向右的坐标轴x,在区间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。从t=0时刻起,金属框在沿x轴正方向的外力F作用下从x=0处由静止开始向右运动,金属框的加速度a与位移x成正比,a-x图像如图乙所示。金属框离开磁场时撤去外力F,此后金属框将继续运动,最终ab边返回至x=0处。重力加速度。试求:
(1)金属框ab边刚进入磁场时细线上的张力及回路的电功率;
(2)外力F随位移x变化的关系式;
(3)金属框向右穿过磁场过程回路产生的焦耳热,及cd边向左返回至刚进入磁场时系统的加速度大小。
2023-05-04更新 | 631次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐3】如图所示,两条光滑的绝缘导轨,导轨的水平部分足够长,与倾斜部分平滑连接,两导轨间距L=20cm。导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°,其中有一段匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直于斜面向上,磁感应强度B=1T,磁场下边界离水平轨道的高度h=1m。在水平部分导轨间依次分布着长度均为L,方向竖直的匀强磁场区域,磁感应强度分别为,且的大小也为1T。现有一质量m=0.02kg、电阻R=1Ω、边长为L的单匝正方形金属框,在倾斜导轨上某高度处静止释放,金属框恰好能匀速的穿出磁场abcd,此后金属框在水平导轨上滑行一段时间后进入水平磁场区域,最终金属框静止。重力加速度,感应电流的磁场忽略不计,。提示:金属框的重心在其几何中心。求:
(1)金属框穿出磁场abcd时的速度;
(2)在水平导轨上运动过程中金属框内产生的热量;
(3)若高度h可变,金属框恰能通过n个完整磁场区域,试写出n与高度h的关系式。
   
2024-01-23更新 | 355次组卷
共计 平均难度:一般