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如图所示，由六根质量不计的导体棒组成一个人字形线圈，放在光滑绝缘水平面上，每根导棒长均为L=1m，线圈总电阻R=0.2Ω，将ad与a'd'用细线OO'拉住，e、f是两个质量都为m=
网友投稿  2023-04-18 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图所示，由六根质量不计的导体棒组成一个人字形线圈，放在光滑绝缘水平面上，每根导棒长均为L=1m，线圈总电阻R=0.2Ω，将ad与a'd'用细线OO'拉住，e、f是两个质量都为m=0.1kg光滑转轴，四根倾斜导体棒与水平面成37°角。人字形线圈在水平面投影区内有两块对称的区域，竖直向上的匀强磁场B穿过这两块区域。如图中阴影区域所示（ad与a'd'恰在磁场中），其他地方没有磁场。磁场按B=+0.5t 的规律变化，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：  
（1）t=0时水平面对线圈ad边支持力的大小和此时通过线圈电流大小；
（2）经过多少时间线圈的ad边与a'd'边开始运动？
（3）若在磁场力作用下经过一段时间，当线圈中产生了Q=1.2J热量后线圈刚好能完全直立（即ad边与a'd'边并拢在一起），则在此过程中磁场对线圈总共提供了多少能量？
（4）若人形线圈从直立状态又散开，此时磁感强度为B0=T且不再变化，则ad边与a'd'再次刚进入磁场时，通过线圈的电流为多大？

◎ 答案

解：（1）对整个线圈以a'd'为转动轴，由力矩平衡有
N×2Lcos37°=2mg×Lcos37°
由上式得N=mg=0.1×10N=1N  
V
A 
（2）平衡刚被破坏时细线OO'中拉力为零，对半个线圈以ef为转动轴，由力矩平衡有
FA×Lsin37°=N×Lcos37°
求得
由
得
由关系式Bt=+0.5t
得
（3）线圈由平衡被破坏到完全直立过程中机械能的增加量
△EP=2mgL(1－sin37°)=2×0.1×10×1×(1－0.6)J=0.8J
磁场提供的能量E= △EP+Q=（0.8+1.2）J=2J
（4）人形线圈从直立状态又散开，ad边与a'd'再次刚进入磁场时，设两轴e、f的速度为v(方向竖直向下)，ad边与a'd'边的速度大小为vx(方向水平)
由动能定理2mgL(1－cos37°)=2×mv2 

而vx=vctg37°=2×=m/s
ad边与a'd'边每一条边的电动势E'=B0Lvx=V
线圈中的电流I'=

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，由六根质量不计的导体棒组成一个人字形线圈，放在光滑绝缘水平面上，每根导棒长均为L=1m，线圈总电阻R=0.2Ω，将ad与a'd'用细线OO'拉住，e、f是两个质量都为m=…”主要考查了你对  【力矩的平衡】，【动能定理】，【功能关系】，【导体切割磁感线时的感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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