(2008•内江二模)如图所示,将一个边长为a=0.1m,质量 m=200g,电阻为R=20Ω的正方形金属线框

(2008•内江二模)如图所示,将一个边长为a=0.1m,质量 m=200g,电阻为R=20Ω的正方形金属线框ABCD.以一定的初速度v0=30m/s竖直向上拉出,然后穿过宽度为b=0.4m、磁感应强度为B=20T、方向垂直纸面向外的匀强磁场中.当线框的BC边向上离开磁场边界CH后继续上升了一段高度,然后又自由落下并匀速进入磁场.且线框的BC边向上刚离开磁场时的速度恰好是AD边向上刚进人磁场时速度的一半.在线框运动的整个过程中,线框不发生转动,不计空气的阻力.g=10m/s2.则:
(1)当线框的AD边刚从徽场的下边界EF进人班场到线棍完全进入磁场的过程中.线框将做什么运动?
(2)线框在上升阶段通过班场的过程中,克服安培力做了多少功?
(3)整个过程中线框能上升的最大高度是多少?
peng79203 1年前 已收到1个回答 举报

409221737 幼苗

共回答了15个问题采纳率:86.7% 举报

解题思路:(1)当线框的AD边刚从磁场的下边界EF进入磁场的过程中,线框切割磁感线产生感应电流,受到向下的安培力,速度减小,加速度逐渐变小,线框将做加速度逐渐减小的减速运动.(2)根据题意,线框返回磁场时做匀速运动,安培力与重力平衡,根据平衡条件和安培力公式,求出线框此时的速度.根据线框竖直上抛运动的机械能守恒,求出最大高度.根据竖直上抛运动的对称性可知,线框BC边向上离开磁场的速度等于线框返回磁场时的速度.在线框AD边向上刚进入磁场到线框BC边向上刚离开磁场的过程中,运用能量守恒列方程,即可求解.(3)线框从开始运动到上边AD刚进入磁场时,运用机械能守恒求出上升的高度,结合上题的结果,即可求解.

(1)当线框的AD边刚从磁场的下边界EF进入磁场的过程中,线框的加速度逐渐变小,线框将做加速度逐渐减小的减速运动.
(2)由于线框从磁场上方下落到刚进入磁场时,做匀速运动,
所以mg=BIL,
I=[BLv/R]
由以上两式解得:v=[mgR
B2L2=10m/s
线框从最高处落下时,机械能守恒有 mgh=
1/2]mv2
代人数据解得:h=
v2
2g=5m
线框BC边向上离开磁场的速度v1=v=10m/s,线框AD边向上进入磁场时的速度v2=20m/s,
在线框AD边向上刚进入磁场到线框BC边向上刚离开磁场的过程中,由能量守恒定律得:
[1/2]mv
22-[1/2]mv
21=mg(a+h)+Q
在电磁感应现象中,克服安培力做功等于电路中产生的电能,所以W=Q
由以上两式得:W=29J
(3)线框从开始运动到上边AD刚进入磁场时,由机械能守恒得:
[1/2]mv
20=[1/2]mv
22+mgh0
代人数据解得:h0=25m
所以线框ABCD能上升的总高度H=h0+a+b+h=25m+0.1m+0.4m+5m=30.5m
答:
(1)当线框的AD边刚从磁场的下边界EF进入磁场的过程中,线框的加速度逐渐变小,线框将做加速度逐渐变小的减速运动.
(2)线框在上升阶段通过班场的过程中,克服安培力做了29J的功.
(3)整个过程中线框能上升的最大高度是30.5m.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;机械能守恒定律;能量守恒定律.

考点点评: 本题研究哪段过程是解题的关键,根据每个过程线框的运动情况,根据机械能守恒、运动学公式和能量守恒进行研究.

1年前

5
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 0.149 s. - webmaster@yulucn.com