- 高考物理推荐资料
高考物理推荐资料有:
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相关例题:
题目类型:电磁感应与电路综合
【例题】(改编自《高考物理轻松夺冠》等资料)
如图所示,一足够大的矩形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B。在矩形区域内有一矩形金属框abcd,金属框长为L1,宽为L2,电阻为R。在t=0时刻,金属框以速度v沿垂直于磁场的方向进入磁场,且ab边刚进入磁场时恰好达到最大速度。已知金属框在磁场中运动时受到的安培力最大值为Fmax。求:
(1)金属框进入磁场时的速度v;
(2)金属框在磁场中运动的时间t;
(3)金属框离开磁场时ab边上的发热功率Pab。
分析:
(1)金属框进入磁场时,ab边受到的安培力最大,根据牛顿第二定律求出最大速度。
(2)金属框在磁场中做匀速运动,根据速度公式求出时间。
(3)金属框离开磁场时,ab边上的发热功率等于产生的焦耳热功率。
答案:(1)金属框进入磁场时,ab边受到的安培力最大,根据牛顿第二定律得:$F_{max} = BIL_{1}$,解得:$v = frac{F_{max}}{Bfrac{L_{1}}{2}}$。
(2)金属框在磁场中做匀速运动,根据速度公式得:$L_{1} = vt$,解得:$t = frac{L_{1}}{v}$。
(3)金属框离开磁场时,ab边上的发热功率等于产生的焦耳热功率,根据焦耳定律得:$P_{ab} = I^{2}R = frac{B^{2}L_{1}^{2}v^{2}}{4R}$。
总结:本题考查了电磁感应的综合应用问题,涉及到了动力学和能量转化问题,难度中等。解题的关键是根据受力情况确定安培力的大小和方向,再根据牛顿第二定律和运动学公式求解。
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