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一正方形光滑金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框平面与磁场垂直,线框的右边紧贴着磁场边界,如图甲.t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从静止开始在水平面做匀加速直线运动穿过磁场.外力F随时间t变化的图线如图乙所示.已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框穿过磁场的过程中,通过线框的电荷量q.
(1)t=0时刻,线框的速度为零,线框没有感应电流,不受安培力,加速度为a=
F
m
=
1
1
m/s2
=1m/s2
线框的边长为 L=
1
2
at2
=
1
2
×1×12
m=0.5m
线框刚出磁场时的速度为 v=at=1×1m/s=1m/s,此时线框所受的安培力为FA=BIL,I=
BLv
R

则得 FA=
B2L2v
R

根据牛顿第二定律得 F-FA=ma
代入得 F-
B2L2v
R
=ma
代入数据 F=3N,m=1kg,R=1Ω,L=0.5m,v=1m/s,a=1m/s2解得,B=2
2
T
(2)由q=
.
I
△t
.
I
=
.
E
R
.
E
=
△Φ
△t
,得
电量q=
△Φ
R
=
BL2
R
=
2
2
×0.52
1
C=
2
2
C
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B是2
2
T;
(2)线框穿过磁场的过程中,通过线框的电荷量q是
2
2
C.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,MN、PQ为两根间距L不等的金属导线,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,导轨的一端接阻值为10Ω的电阻R1和电流表,另一端接阻值为5Ω的电阻R2.质量为m1=0.1kg的金属棒放在导轨ab处,以初速V0=8m/s滑到导轨的a′b′处,历时t=0.08s.导轨在ab处的间距L1=0.5m,在a′b′处的间距L2=1.0m.若金属棒滑动时始终与导轨接触良好,直流电流表的示数保持不变,不计棒与导轨的摩擦及其它电阻的影响.试求:
(1)金属棒在导轨a′b′处时的速度;
(2)电流表的示数;
(3)匀强磁场的磁感强度.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,倾角θ=30°、宽为L=1m的足够长的U形光滑金属框固定在磁感应强度B=1T、范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂商导轨平面斜向上.现用一平行于导轨的牵引力F,牵引一根质量为m=0.2kg,电阻R=1Ω的金属棒ab,由静止开始沿导轨向上移动.(金属ab始终与导轨接触良好且垂直,不计导轨电阻及一切摩擦)问:
(1)若牵引力是恒力,大小为9N,则金属棒达到的稳定速度v1多久?
(2)若金属棒受到向上的拉力在斜面导轨上达到某一速度时,突然撤去拉力,从撤去拉力到棒的速度为零时止,通过金属棒的电量为O.48C,金属棒发热为1.12J,则撤力时棒的速度v2多大?(g=10m/s2

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字型导轨.空间存在垂直于纸面的均匀磁场.用力使MN向右匀速运动,从a位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,两根光滑平行的金属导轨,放在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身电阻不计,斜面处在一匀强磁场中,方向垂直斜面向上,一质量为m、电阻不计的金属棒,在沿斜面并与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升了h高度在上滑过程中(  )
A.金属棒所受合外力所做的功等于mgh与电阻R上产生的热量之和
B.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量
C.金属棒受到的合外力所做的功为零
D.恒力F与安培力的合力所做的功为mgh

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置,两导体棒与导轨间动摩擦因数均为μ,当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平导轨向右匀速运动时,释放导体棒ab,它在竖直导轨上匀加速下滑.某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去,经过一段时间,导体棒cd静止,此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计,已知重力加速度为g),则(  )
A.导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流I=
BLv0
R
B.导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小a=g-
μB2L2v0
2mR
C.导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为s=
2Rq
BL
D.导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Q=
1
4
m
v20
-
μmgRq
BL

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,水平放置的足够长的平行金属导轨MN、PQ的一端接有电阻R0,不计电阻的导体棒ab静置在导轨的左端MP处,并与MN垂直.以导轨PQ的左端为坐标原点O,建立直角坐标系xOy,Ox轴沿PQ方向.每根导轨单位长度的电阻为r.垂直于导轨平面的非匀强磁场磁感应强度在y轴方向不变,在x轴方向上的变化规律为:B=B0+kx,并且x≥0.现在导体棒中点施加一垂直于棒的水平拉力F,使导体棒由静止开始向右做匀加速直线运动,加速度大小为a.设导体棒的质量为m,两导轨间距为L.不计导体棒与导轨间的摩擦,导体棒与导轨接触良好,不计其余部分的电阻.
(1)请通过分析推导出水平拉力F的大小随横坐标x变化的关系式;
(2)如果已知导体棒从x=0运动到x=x0的过程中,力F做的功为W,求此过程回路中产生的焦耳热Q;
(3)若B0=0.1T,k=0.2T/m,R0=0.1Ω,r=0.1Ω/m,L=0.5m,a=4m/s2,求导体棒从x=0运动到x=1m的过程中,通过电阻R0的电荷量q.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,金属三角形导轨EOF上放有一根金属棒ab,拉动ab使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动,若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,则在ab运动过程中(  )
A.感应电动势逐渐增大
B.感应电流逐渐增大
C.感应电流渐保持不变
D.金属棒受到安培力逐渐增大

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

截面面积为S的螺线管置于匀强磁场中,磁场沿管轴方向,螺线管由N匝线圈绕成,绕圈的两端接在电容为C的某电容两极上,磁场的磁感应强度
B0(0≤t≤t0)
B=B0-k(t-t0)(t≥t0)
,则(  )
A.t=0时,螺线管的磁通为NB0S
B.t=0时,螺线管的磁通为B0S
C.t=
B0
K
+t0
时,电容的电压为0
D.t=
B0
K
+t0
时,电容的电压为NSK

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