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如图所示,一平放在光滑水平面上的矩形导体框位于匀强磁场区域内,磁场和磁感应强度大小为B,方向沿竖直方向,现以恒定速度v将线框拉出有界的磁场区域.设磁场的边界与线框的一边平行,且线框的总电阻为R,周长为2l,而其长、宽则可以变化,则外力将线框拉出磁场区域的过程中,线框发热量的最大值为( )

A.
B.
C.
D.以上答案都不对
【答案】分析:设ab的长度为L,由E=BLv求得感应电动势,根据焦耳定律得到热量与L的关系,由数学知识求解热量的最大值.
解答:解:设ab的长度为L,则ad长度为(2l-2L)=l-L.①
外力将线框拉出磁场区域的过程中,线框产生的感应电动势为 E=BLv
产生的热量为Q===
设y=L2(l-L) ③
则由数学知识得y的导数为 y′=2lL-3L2,④
当y′=0时,y有最大值,此时L=,Q也有最大值,
将时L=代入②得:Q的最大值为Qmax=
故选B
点评:本题运用感应电动势公式和焦耳定律推导出热量与L的关系式是关键,再由数学知识求解最大值,是常用的函数法.
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精英家教网如图所示,一质量为m、电荷量为q、重力不计的微粒,从倾斜放置的平行电容器I的A板处由静止释放,A、B间电压为U1.微粒经加速后,从D板左边缘进入一水平放置的平行板电容器II,由C板右边缘且平行于极板方向射出,已知电容器II的板长为板间距离的2倍.电容器右侧竖直面MN与PQ之间的足够大空间中存在着水平向右的匀强磁场(图中未画出),MN与PQ之间的距离为L,磁感应强度大小为B.在微粒的运动路径上有一厚度不计的窄塑料板(垂直纸面方向的宽度很小),斜放在MN与PQ之间,α=45°.求:
(1)微粒从电容器I加速后的速度大小;
(2)电容器IICD间的电压;
(3)假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程.

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1.微粒从电容器I加速后的速度大小;

2.电容器IICD间的电压;

3.假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程。

 

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(1)微粒从电容器I加速后的速度大小;

(2)电容器IICD间的电压;

(3)假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MNPQ之间运动的时间和路程。

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【小题1】微粒从电容器I加速后的速度大小;
【小题2】电容器IICD间的电压;
【小题3】假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程。

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1.微粒从电容器I加速后的速度大小;

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3.假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程。

 

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