如图所示,虚线L1、L2之间是磁感应强度为B1的匀强磁场,虚线L2、L3之间是磁感应强度为B2的匀强磁场,L1、L2、L3都水平,L2、L3高度差为a.质量为m、边长为a的正方形线框自某一

◎ 题目

如图所示,虚线L1、L2之间是磁感应强度为B1的匀强磁场,虚线L2、L3之间是磁感应强度为B2的匀强磁场,L1、L2、L3都水平,L2、L3高度差为a.质量为m、边长为a的正方形线框自某一高度由静止下落,依次经过两匀强磁场区域.已知L1、L2间高度为2a,线框在进入B1的过程中做匀速运动,速度大小为v1,在B1中加速一段时间后又匀速进入和穿出B2,进入和穿出B2时的速度恒为v2,求:
(1)B1:B2;            
(2)v1:v2
(3)在整个下落过程中线框中产生的焦耳热.
魔方格

◎ 答案

(1)因为线框进入磁场B1时做速度为v1的匀速运动,线框所受安培力与重力平衡,固有:
B1Ia=mg
又因为I=
B1av1
R

B21
a2v1
R
=mg
          ①
当线框从B1进入B2的过程中做速度为v2的匀速运动,有:
(B1-B2)I2a=mg
又因为I2=
(B1-B2)av2
R

(B1-B2)2a2v2
R
=mg
        ②
当线框出磁场B2的过程中,线框受力平衡,有:
B2I3v2=mg
此时电流I3=
B2av2
R

B22a2v2
R
=mg
         ③
由①②③得:
B1
B2
=
2
1

v1
v2
=
1
4

(2)根据能量守恒可知:减少的重力势能等于线框增加的动能和线圈中产生的热量之和即:
mg4a=Q+(
1
2
m
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如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路
如图所示,两根足够长的固定
如图所示,一足够长的光滑平行金属轨道,其轨道平面与水平面成θ角,上端用一电阻R相连,处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中.质量为m、电阻为r的金属杆ab,从高为h处由静止
如图所示,一足够长的光滑平
如图所示,光滑斜面的倾角θ=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长为1m,bc边的边长为0.8m,线框的质量M=4kg,电阻为0.1Ω,线框通过细线绕过光滑的定滑轮与重物相连
如图所示,光滑斜面的倾角θ
如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1=0.5m,金属棒ad与导轨左端bc的距离L2=0.8m,整个闭合回路的电阻为R=0.2Ω,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路.ad杆
如图所示,固定在匀强磁场中
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矩形线圈abcd的长ab=20cm,宽