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如图所示,正方形线框ABCD在有界匀强磁场边界MN上方某处处于静止状态,线框平面在纸面里,CD边平行于MN,CD到MN的距离为h,线框的质量为m,电阻为R,边长为L,线框共有N匝,匀强磁场磁感

题目详情

如图所示,正方形线框ABCD在有界匀强磁场边界MN上方某处处于静止状态,线框平面在纸面里,CD边平行于MN,CD到MN的距离为h,线框的质量为m,电阻为R,边长为L,线框共有N匝,匀强磁场磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,磁场两边界MN、PQ水平,间距为H,H>L,由静止释放线框,线框在下落过程中始终保持竖直且CD边始终保持水平,CD边刚进入磁场时线框的加速度为零,AB边刚要出磁场时加速度也为零,则 (  )
作业帮

A. CD离MN的距离为

m2gR2
2N2B4L4

B. 线框进磁场的过程中通过线框某一导线横截面的电荷量为

NBL2
R

C. 线框CD边刚出磁场时的速度大小为

m2g2R2
N4B4L4
+gH

D. 线框进磁场产生的焦耳热与出磁场产生的焦耳热之比为

L
H

▼优质解答
答案和解析
A、CD边进入磁场时,加速度为零,则有安培力和重力大小相等,即mg=NBIL=N2
B2L2v
R

由机械能守恒定律可知mgh=
1
2
mv2;联立解得:h=
m2gR2
2N4B4L4
;故A错误;
B、产生的电量q=
.
I
t=
NBS
R
=
NBL2
R
;故B正确;
C、由题意可知,线框ABCD进入磁场的过程速度不变,从AB边刚进入磁场到CD边刚要出磁场的过程,由机械能守恒定律可知:
1
2
mv2+mg(H-L)=
1
2
mv12
所以CD边刚出磁场时的速度大小为
m2g2R2
N4B4L4
+2g(H-L)

故C错误;
D、由题意可知,线框ABCD进入磁场的过程中重力势能等于焦耳热,则Q=mgL,
由于CD刚进入磁场时和AB边刚要离开磁场时的速度相等,则线框ABCD从AB边刚进入磁场到AB边刚离开磁场的过程,由能量守恒定律可知:
1
2
mv2+mgH=
1
2
mv2+Q
所以Q=mgH,
Q
Q
=
L
H

故D正确.
故选:BD.
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