内容正文:
第二十讲:安培力冲量
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【例 1】如图所示,在光滑水平面上有一个竖直向上的匀强磁场,分布在宽度为 l 的区域内。
现有一个边长为 a 的正方形闭合导线框(a< l),以初速度 v0 垂直于磁场边界沿水平面向右
滑过该磁场区域,滑出时的速度为 v。下列说法中正确的是
A.导线框完全进入磁场中时,速度大于(v0+ v)/2
B.导线框完全进入磁场中时,速度等于(v0+ v)/2
C.导线框完全进入磁场中时,速度小于(v0+ v)/2
D.以上三种都有可能
【例 2】如图所示,导体棒 ab 质量为 0.10kg,用绝缘细
线悬挂后,恰好与宽度为 50cm 的光滑水平导轨良好接触,
导轨上还放有质量为 0.20kg 的另一导体棒 cd,整个装置
处于竖直向上的匀强磁场中。将ab棒向右拉起0.80m高,
无初速释放,当 ab 棒第一次经过平衡位置向左摆起的瞬
间,cd 棒获得的速度是 0.50m/s。在 ab 棒第一次经过平
衡位置的过程中,通过 cd 棒的电荷量为 1C。空气阻力不
计,重力加速度 g 取 10m/s2,求:
(1)ab 棒向左摆起的最大高度;
(2)匀强磁场的磁感应强度;
(3)此过程中回路产生的焦耳热。
【例 3】如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,
磁感应强度 B=1T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为 d=0.5m,
现有一边长 l=0.2m、质量 m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以 v0=7m/s 的初速
从左侧磁场边缘水平进入磁场,求
l
a
v0 v
(1)线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F。
(2)线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q。
(3)线框能穿过的完整条形磁场区域的个数 n。
参考答案
1. B
2. 解析:
(1)设 ab 棒下落到最低点时速度为 v1,由机械能守恒有:m1gh1=
2
1 1
1
2
m v …① (