(20分)如图甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的金属丝方框竖直放置在磁场中,磁场方向垂直方框平面,磁感应强度的大小随y的变化规律为,k为恒定常数,同一水平面上磁感应

◎ 题目

(20分)如图甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的金属丝方框竖直放置在磁场中,磁场方向垂直方框平面,磁感应强度的大小随y的变化规律为k为恒定常数,同一水平面上磁感应强度相同.现将方框以初速度v0O点水平抛出,重力加速度为g,不计阻力.
(1)通过计算确定方框最终运动的状态;
 
(2)若方框下落过程中产生的电动势E与下落高度y的关系如图乙所示,求方框下落H高度时产生的内能.

◎ 答案

(1)最终方框匀速运动,速度大小为v, 方向与x轴成arctan         
(2)QmgH       

◎ 解析

(1)因为线框中各条边的电流相等,根据对称性可知线框在水平方向所受合力为0,水平方向做匀速运动         (2分)
设线框运动ts,下落h高度,竖直方向速度为vy,切割产生的电动势
EBLvyBLvy   (2分)
IE/R    (1分)
mg-(BLIBLI)=ma   (2分)
a=g    (2分)
竖直方向做变加速运动,最终匀速运动vym   (2分)
最终方框匀速运动,速度大小为v, (2分)
方向与x轴成arctan          (1分)
(2)由图象可得线框下落H高度时做匀速运动
由能量守恒定律得:QmgHmv02mv2  (4分)
QmgH       (2分)
【命题主旨】考查力、电综合应用.

◎ 知识点

    专家分析,试题“(20分)如图甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的金属丝方框竖直放置在磁场中,磁场方向垂直方框平面,磁感应强度的大小随y的变化规律为,k为恒定常数,同一水平面上磁感应…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  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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