如图所示,一根电阻为R=12Ω的电阻丝做成一个半径为r=1m的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感强度为B=0.2T,现有一根质量为m=0.1kg、电阻

◎ 题目

如图所示,一根电阻为R=12Ω的电阻丝做成一个半径为r=1m的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感强度为B=0.2T,现有一根质量为m=0.1kg、电阻不计的导体棒,自圆形线框最高点静止起沿线框下落,在下落过程中始终与线框良好接触,已知下落距离为 r/2时,棒的速度大小为v1=
8
3
m/s,下落到经过圆心时棒的速度大小为v2=
10
3
m/s,(取g=10m/s2
试求:
(1)下落距离为r/2时棒的加速度,
(2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量.
魔方格

◎ 答案

(1)下落距离为
r
2
时,闭合电路的总电阻:R=
R
3
×
2R
3
R
=
2
9
R  ①
导体棒切割磁感线的有效长度
L=

3
r ②
此时感应电动势E=BLv1③
导体棒中电流:I=
E
R
④
导体棒受安培力:F=BIL⑤
方向竖直向上
由牛顿第二定律,mg-F=ma1⑥
由①②③④⑤⑥得a1=8.8 m/s2
(2)设从开始下落到经过圆心的过程中产生的热量为Q,重力势能的减小量转化为内能和动能的增加量;由能量守恒可知:
mgr=Q+
1
2
mv22
代入数值解得:Q=mgr-
1
2
mv2=0.44J
答:(1)棒的加速度为8.8m/s2;(2)产生的热量为0.44J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一根电阻为R=12Ω的电阻丝做成一个半径为r=1m的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感强度为B=0.2T,现有一根质量为m=0.1kg、电阻…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【闭合电路欧姆定律】,【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】,【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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