如图所示,矩形线框的质量m=0.016kg,长L=0.5m,宽d=0.1m,电阻R=0.1Ω.从离磁场区域高h1=5m处*下落,刚入匀强磁场时,由于磁场力作用,线框正好作匀速运动.(1)求磁场的磁感应强度;(2)如果线框下边通过磁场所经历的时间为△t=0.15s,求磁场区域的高度h2.

问题描述:

如图所示,矩形线框的质量m=0.016kg,长L=0.5m,宽d=0.1m,电阻R=0.1Ω.从离磁场区域高h1=5m处*下落,刚入匀强磁场时,由于磁场力作用,线框正好作匀速运动.

(1)求磁场的磁感应强度;
(2)如果线框下边通过磁场所经历的时间为△t=0.15s,求磁场区域的高度h2

(1)线框做*落体运动过程,则有v=

2gh
=10m/s.、
线框刚进入磁场时,E=BLv,I=
E
R
,F=BIL,则得到安培力F=
B2L2v
R

由平衡条件得,mg=F
代入得,B=
mgR
vd2
=0.4T
(2)线框进入磁场匀速运动的时间为t1=
L
v
=0.05s
完全进入磁场匀加速运动的时间为t2=△t-t1=0.1s
匀加速运动通过的位移 x=vt2+
1
2
g
t
2
2
=1.05m
∴h2=L+x=1.55m
答:
(1)磁场的磁感应强度为0.4T;
(2)如果线框下边通过磁场所经历的时间为△t=0.15s,磁场区域的高度h2=1.55m.
答案解析:(1)由题,刚入匀强磁场时,线框正好作匀速运动,重力与安培力平衡.由速度位移公式求出线框进入磁场时的速度,推导出安培力的表达式,由平衡条件求出磁感应强度;(2)线框完全进入磁场后,磁通量不变,没有感应电流产生,线框不受安培力作用,只受重力,做匀加速直线运动,由位移公式求出线框完全进入后通过的位移大小,再求出磁场区域的高度h2.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;匀变速直线运动的位移与时间的关系;*落体运动.
知识点:本题电磁感应中力学问题,分析物体的受力情况和运动情况是基础,还要选择恰当的规律进行求解.