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一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围足够大的磁场中竖直向下下落,磁场的分布情况如图所示.已知磁感强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化,其随高度y变化关系为By=B0(1+ky)(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终向上.金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度.求
(1)圆环中感应电流的方向.
(2)圆环收尾速度的大小.
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(1)愣次定律可知,感应电流的方向为顺时针(俯视).
(2)圆环下落高度为y时的磁通量为:
   Φ=BS=Bπ
d2
4
=B0(1+ky) π
d2
4
  
设收尾速度为vm,以vm运动△t时间内磁通量的变化为
△Φ=△BS=B0k△yπ
d2
4
=B0
d2
4
vm△t 
由法拉第电磁感应定律  ε=
△Φ
△t
=B0k π 
d2
4
vm
圆环中感应电流的电功率为 Pε=
ε2
R
 
重力做功的功率为 PG=mgvm 
能量守恒   Pε=PG
解得    vm=
16mgR
π2k2
B20
d4

答:
(1)圆环中感应电流的方向为顺时针(俯视).
(2)圆环收尾速度的大小是
16mgR
π2k2
B20
d4
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2007?深圳二模)一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围足够大的磁场中竖直向下下落,磁场的分布情况如图所示.已知磁感强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化,其随高度y变化关系为By=B0(1+ky)(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终向上.金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度.求
(1)圆环中感应电流的方向.
(2)圆环收尾速度的大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围很大的磁场中沿竖直方向下落,磁场的分布情况如图所示,已知磁感应强度竖直方向的分量By的大小只随高度变化,其随高度y变化关系为By=B0(1+ky)(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上,在下落过程中金属圆环所在的平面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度.俯视观察,圆环中的感应电流方向为
 
(顺时针,逆时针);圆环收尾速度的大小为
 

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一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围足够大的磁场中竖直向下落,磁场的分布情况如图所示.已知磁感应强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化,其随高度y变化关系为By=?B0(1+ky)?(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上.金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度.求:

(1)圆环中感应电流的方向;

(2)圆环收尾速度的大小.

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一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围足够大的磁场中沿竖直方向下落,磁场的分布情况如图所示,已知磁感应强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化,其随高度y变化关系为By=B0(1+ky)(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上.金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度.求:

(1)圆环中的感应电流方向;

(2)圆环收尾速度的大小.

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一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围很大的磁场中沿竖直方向下落,磁场的分布情况如图所示,已知磁感应强度竖直方向的分量By的大小只随高度变化,其随高度y变化关系为By = B0(1 + ky)(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上,在下落过程中金属圆环所在的平面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度。(不计空气阻力,重力加速度为g)求

  (1)俯视观察,圆环中的感应电流方向;

  (2)稳定后,金属圆环下落h的过程中产生的焦耳热;

  (3)圆环的收尾速度。

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