如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質(zhì)量為m,電阻為R.在金屬線框的下方有一勻強磁場區(qū)域, MN和M′N′是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場方向與線框平面垂直.現(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落,圖乙是金屬線框由靜止開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域瞬間的速度-時間圖象,圖像中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均為已知量.求:
(1)金屬框的邊長L;
(2)磁場的磁感應(yīng)強度B;
(3)請分別計算出金屬線框在進(jìn)入和離開磁場的過程中所產(chǎn)生的熱量Q1和Q2.
(1)由圖象可知,金屬框進(jìn)入磁場過程中是做勻速直線運動,速度為v1,運動時間為t2-t1 ………………1分
所以金屬框的邊長 …………………2分
(2)在金屬框進(jìn)入磁場的過程中,金屬框所受安培力等于重力
…………2分 ……………1分
解得 ………………2分
(3)金屬框在進(jìn)入磁場過程中金屬框產(chǎn)生的熱為Q1,重力對其做正功,安培力對其做負(fù)功,由能量守恒定律得
……………2分
金屬框在離開磁場過程中金屬框產(chǎn)生的熱為Q2,重力對其做正功,安培力對其做負(fù)功,由能量守恒定律得
………………2分
即: ……………1分
解析:略
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R(Ω) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
U(V) | 6 | 8 | 9 | 9.6 | 10 | 10.3 |
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