(2010•湖南模拟)如图甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的正方形金属框竖直放置在磁场中,磁场方向垂直方框平面,磁

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  • 解题思路:(1)金属框下落过程中,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律判断感应电流方向.

    (2)线框在磁场中,做加速度逐渐减小的变加速运动,直至最后加速度为零,即做匀速运动.线框下落时,上、下两边都切割磁感线产生感应电动势,由E=BLv求出回路中总的感应电动势,由欧姆定律求出感应电流的大小,得到安培力的大小,由牛顿第二定律求出匀速运动时的速度.

    (3)由图象可得线框下落H高度时做匀速运动,线框的重力势能减小转化为线框的动能和内能,根据能量守恒定律求出金属框下落H高度过程中产生的热量Q.

    (1)向下磁通量是逐渐增加的,由楞次定律可知,方框中感应电流方向为逆时针.

    (2)线框在磁场中,做加速度逐渐减小的变加速运动,直至最后加速度为零,即做匀速运动.

    设线框运动t时间后下落h高度,竖直方向速度为vy,切割磁感线产生的电动势为:

    E=BLvy-BLvy

    I=[E/R]

    mg-(BLI-BLI)=ma

    又B-B=(B0+ky)-(B0+ky)=k(y-y)=kL

    联立解得:a=g-

    k2L4vy

    mR

    则知竖直方向先做加速度减小的变加速运动,最终匀速运动,当a=0时,速度最大,最大速度为vm=[mRg

    k2L4

    (3)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]mvm2=mgH-

    m3R2g2

    2k4L8

    答:(1)方框中感应电流的方向为逆时针方向;

    (2)竖直方向先做加速度减小的变加速运动,最终匀速运动,最终的速度为

    mRg

    k2L4;

    (3)方框从初位置下落H高度时产生的热量Q是mgH-

    m3R2g2

    2k4L8.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;能量守恒定律;楞次定律.

    考点点评: 本题的解题关键是推导出安培力与y的关系,分析线框的运动状态,考查综合分析电磁感应与力学综合题的能力.

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