如图(1)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

如图(1)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B=B 0 +ky,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v 0 从O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(2)所示,求方框下落H高度时产生的内能.
baosao 1年前 已收到1个回答 举报

-紫陌纤尘- 幼苗

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(1)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,
导线框在水平方向做匀速运动;
设线框运动ts,下落h高度,竖直方向速度为v y
切割产生的电动势E=B Lv y -B Lv y ①,
磁感应强度:B=B 0 +ky ②,
导线框中的电流I=
E
R ③,
由牛顿第二定律得:mg-(B LI-B LI)=ma ④,
由①②③④解得,a=g-
k 2 L 4 v y
mR ,
随导线框在竖直方向受到的增加,加速度a减小,
当a=0时,导线框将做匀速直线运动,速度v ym =
mRg
k 2 L 4 ;
因此导线框在竖直方向先做变加速运动,最终做匀速直线运动,
匀速运动的速度v ym =
mRg
k 2 L 4 ;
最终方框匀速运动,速度大小为v=

v 2x +
v 2y =

v 20 +
m 2 R 2 g 2
k 4 L 8 ,
设速度方向与x洲间的夹角是θ,tanθ=
v y
v x ,方向与x轴成arctan
mRg
v 0 k 2 L 4 ;
(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:Q=mgH+
1
2 mv 0 2 -
1
2 mv 2
Q=mgH-
m 3 R 2 g 2
2 k 4 L 8 ;
答:(1)方框最终做运动直线运动.
(2)方框下落H高度时产生的内能是mgH-
m 3 R 2 g 2
2 k 4 L 8 .

1年前

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