问题详情:
如图所示,在竖直平面内有一个“日“字形线框,线框总质量为m,每条短边长度均为l.线框横边的电阻为r,竖直边的电阻不计.在线框的下部有一个垂直竖直平面、方向远离读者、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的高度也为l.让线框自空中一定高处自由落下,当线框下边刚进入磁场时立即作匀速运动.重力加速度为g.求:
(1)“日”字形线框作匀速运动的速度v的大小;
(2)“日”字形线框从开始下落起,至线框上边离开磁场的下边界为止的过程中所经历的时间t.
【回答】
考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.
专题: 电磁感应与电路结合.
分析: (1)根据安培阻力等于重力,结合安培力综合表达式,即可求解;
(2)根据线框下边刚进入磁场时立即作匀速运动,依据切割感应电动势与闭合电路欧姆定律,及安培力表达式,即可判定线框一直匀速运动,进而由运动学公式,即可求解.
解答: 解:(1)根据线框下边刚进入磁场时立即作匀速运动,此时下边切割磁场,则电路的总电阻为:
R=r+
由平衡条件,则有:mg=
解得:v=;
(2)线框进入磁场前做自由落体运动,由运动学公式,
则下落的时间t1==
因线框下边刚进入磁场时立即作匀速运动,当中间边切割磁场时,感应电动势不变,则电阻也不变,
因此安培阻力仍等于重力,那么一直做匀速直线运动,则经历的时间为:
t2==;
因此从开始下落起,至线框上边离开磁场的下边界为止的过程中所经历的时间t=t1+t2=+
答:(1)“日”字形线框作匀速运动的速度v的大小;
(2)“日”字形线框从开始下落起,至线框上边离开磁场的下边界为止的过程中所经历的时间+.
点评: 考查平衡条件的内容,掌握安培力的综合表达式,理解切割感应电动势影响因素,注意电路中的等效电阻的求解.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:选择题