分析 (1)ab邊進(jìn)入磁場前,線圈做自由落體運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),由法拉第電磁定律求出由于磁場變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,由歐姆定律求出感應(yīng)電流的大小,由P=UI求出功率;
(2)由E=BLv求出ab切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,由題意知,這兩個(gè)電動(dòng)勢的和電動(dòng)勢是零,據(jù)此求出ab邊剛進(jìn)入磁場所需時(shí)間t1;
(3)線圈穿出磁場時(shí)的加速度為零,合力為零,求出此時(shí)線圈受到的安培力,由平衡條件求出線圈穿出磁場時(shí)的速度,然后由功能關(guān)系求出線圈中產(chǎn)生的焦耳熱.
解答 解:(1)線圈進(jìn)入磁場前做自由落體運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),由法拉第電磁感應(yīng)定律得,由于磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢:
E1=$\frac{△Φ}{△t}$=S$\frac{△B}{△t}$=kdL,
此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流:${I}_{1}=\frac{{E}_{1}}{R}=\frac{kdL}{R}$
線圈消耗的電功率:$P={E}_{1}{I}_{1}=\frac{{k}^{2}bad2fi7^{2}{L}^{2}}{R}$
(2)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí),ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢:
E1′=B1Lv1=kt1•L•gt1
由題意可知瞬間電流為0,
則:E合=E1-E1′=0
即:kdL=kt1•L•gt1,
所以:${t}_{1}=\sqrt{\frac7rlchce{g}}$
(3)當(dāng)t=t2時(shí),由題意知:mg-B2I2L=0
設(shè)ab邊穿出磁場瞬間的速度為v2,則:E2=B2Lv2,${I}_{2}=\frac{{E}_{2}}{R}$,B2=kt2
所以:${v}_{2}=\frac{mgR}{{k}^{2}{t}_{2}^{2}{L}^{2}}$,
又線圈進(jìn)入磁場前做自由落體運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),則:v1=gt1
由動(dòng)能定理:$\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}=mgd-Q$,
解得:$Q=mgd+\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}$=$mgd+\frac{1}{2}mgd-\frac{1}{2}m×\frac{{m}^{2}{g}^{2}{R}^{2}}{{k}^{4}{t}_{2}^{4}{L}^{4}}$=$\frac{3}{2}mgd-\frac{{m}^{3}{g}^{2}{R}^{2}}{2{k}^{4}{t}_{2}^{4}{L}^{4}}$;
答:(1)ab邊未進(jìn)入磁場之前,線圈中的電流大小是$\frac{kdL}{R}$,線圈消耗的電功率$\frac{{k}^{2}7r4ewiy^{2}{L}^{2}}{R}$;
(2)從t=0到ab邊剛進(jìn)入磁場所需時(shí)間是$\sqrt{\frac1yym6ct{g}}$;
(3)ab邊在穿過磁場過程中,線圈中產(chǎn)生的焦耳熱是$\frac{3}{2}mgd-\frac{{m}^{3}{g}^{2}{R}^{2}}{2{k}^{4}{t}_{2}^{4}{L}^{4}}$.
點(diǎn)評(píng) 分析清楚線圈的運(yùn)動(dòng)過程、對(duì)線圈正確受力分析、熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律、動(dòng)能定律是正確解題的關(guān)鍵,本題計(jì)算量大,過程較復(fù)雜,是一道難題,解題是要細(xì)心、認(rèn)真,否則會(huì)出錯(cuò).
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 三個(gè)力的合力最大為25N | |
B. | 三個(gè)力的合力最小為5N | |
C. | 若物體在這三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài),則F1與F2的夾角可能小于90° | |
D. | 若物體在這三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài),則F2與F3的夾角一定大于90° |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 兩彈簧測力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮繩的拉力大 | |
B. | 橡皮繩的拉力是合力,兩彈簧測力計(jì)的拉力是分力 | |
C. | 兩次拉橡皮繩時(shí),需將橡皮繩結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O,這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計(jì)拉力的效果相同 | |
D. | 兩次拉橡皮繩時(shí),可以將橡皮繩結(jié)點(diǎn)不拉到同一位置O |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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