(2011•顺义区一模)如图所示,一根粗细均匀、电阻为R的电阻丝做成一个半径为r的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,

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  • 解题思路:(1)棒下落距离为[1/2]r时,棒切割磁感线产生感应电动势,根据几何知识求出棒的有效切割长度,即可求出感应电动势,由欧姆定律和安培力公式结合求出安培力,根据牛顿第二定律可求得加速度.

    (2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中,棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能,根据能量守恒定律求出热量Q.

    (1)棒下落距离为[1/2]r时,棒有效的切割长度为L=2rcos30°=

    3r,弦所对的圆心角为120°,则圆环上半部分的电阻为[1/3R,圆环下半部分的电阻为

    2

    3R,

    由外电路并联电阻为:R1=

    R

    2R

    3

    R]=[2R/9]

    此时,回路中感应电动势为 E=BLv,I=[E

    R1,安培力F=BIL,

    联立得:F=

    B2(

    3r)2v1

    R1

    由牛顿第二定律得:mg-F=ma

    得:a=g-

    F/m]=g-

    27B2r2v1

    2mR

    (2)从开始下落到经过圆心的过程中,棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能,根据能量守恒定律得:

    mgr=[1/2]mv22+Q0

    解得:Q0=mgr-[1/2]mv22
    答:(1)下落距离为[1/2]r时棒的加速度a为g-

    27B2r2v1

    2mR;

    (2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量Q为mgr-[1/2]mv22

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;安培力;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 对于电磁感应问题,常常从两个角度研究:一是力的角度,关键是安培力的分析和计算;二是能量的角度,根据能量守恒定律研究.

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