物理
在光滑绝缘水平面上,电阻为0.1Ω、质量为0.05kg的长方形金属框abcd,以10m/s的初速度向磁感应强度B=0.5T、方向垂直水平面向下、范围足够大的匀强磁场滑去.当金属框进入磁场到达如上图所示位置时,已产生1.6J的热量. (1)在图中ab边上标出感应电流和安培力方向,并求出在图示位置时金属框的动能.(2)求图示位置时金属框中感应电流的功率.(已知ab边长L=0.1m)

2019-04-19

在光滑绝缘水平面上,电阻为0.1Ω、质量为0.05kg的长方形金属框abcd,以10m/s的初速度向磁感应强度B=0.5T、方向垂直水平面向下、范围足够大的匀强磁场滑去.当金属框进入磁场到达如上图所示位置时,已产生1.6J的热量.

(1)在图中ab边上标出感应电流和安培力方向,并求出在图示位置时金属框的动能.
(2)求图示位置时金属框中感应电流的功率.(已知ab边长L=0.1m)
优质解答
(1)由右手定则判断知ab边上感应电流的方向b→a,由左手定则判断知ab所受的安培力方向向左.
金属框从进入磁场到图示位置能量守恒得:
1
2
mv02=
1
2
mv2+Q
则得  Ek=
1
2
mv2=
1
2
mv02-Q=
1
2
×0.05×102 J-1.6 J=0.9 J.
(2)金属框在图示位置时的速度 v=
2Ek
m
=
2×0.9
0.05
=6m/s
 由E=BLv、I=
E
R
得:
  I=
BLv
R
=
0.5×0.1×6
0.1
A=3A
感应电流的功率P=I2R=32×0.1 W=0.9 W.
答:
(1)在图中ab边上标出感应电流和安培力方向如图,在图示位置时金属框的动能是0.9J.
(2)图示位置时金属框中感应电流的功率0.9W.
(1)由右手定则判断知ab边上感应电流的方向b→a,由左手定则判断知ab所受的安培力方向向左.
金属框从进入磁场到图示位置能量守恒得:
1
2
mv02=
1
2
mv2+Q
则得  Ek=
1
2
mv2=
1
2
mv02-Q=
1
2
×0.05×102 J-1.6 J=0.9 J.
(2)金属框在图示位置时的速度 v=
2Ek
m
=
2×0.9
0.05
=6m/s
 由E=BLv、I=
E
R
得:
  I=
BLv
R
=
0.5×0.1×6
0.1
A=3A
感应电流的功率P=I2R=32×0.1 W=0.9 W.
答:
(1)在图中ab边上标出感应电流和安培力方向如图,在图示位置时金属框的动能是0.9J.
(2)图示位置时金属框中感应电流的功率0.9W.
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