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如图 匝数$n=100$、边长$L=0.1m$的正方形导线圈竖直固定于滑板上 导线圈电阻$R=0.5\Omega $ 滑板与导线圈的总质量$M=5kg$滑板置于

发布时间:2024-06-22 23:00:32来源:
导读 【#如图 匝数$n=100$、边长$L=0.1m$的正方形导线圈竖直固定于滑板上 导线圈电阻$R=0.5\Omega $ 滑板与导线圈的总质量$M=5kg$滑板置于#...
【#如图 匝数$n=100$、边长$L=0.1m$的正方形导线圈竖直固定于滑板上 导线圈电阻$R=0.5\Omega $ 滑板与导线圈的总质量$M=5kg$滑板置于#】

1、(1)设线圈刚好完全进入磁场时的速度大小为$v$,感应电动势为$E$,感应电流为$I$,

2、线圈做初速度为零的匀加速直线运动,则:$v^{2}=2a\times 2L$

3、代入数据解得:$v=0.2m/s$

4、感应电动势:$E=nB\times \frac{L}{2}v=100\times 0.5\times \frac{0.1}{2}\times 0.2V=0.5V$

5、由欧姆定律可知,感应电流:$I=\frac{E}{R}=\frac{0.5}{0.5}A=1A$

6、线圈右边所受安培力大小$F_{M1}=nBI\times \frac{L}{2}=100\times 0.5\times 1\times \frac{0.1}{2}N=2.5N$,方向水平向左

7、线圈上边所受安培力大小$F_{M2}=nBIL=100\times 0.5\times 1\times 0.1N=5N$,方向竖直向下

8、线圈磁场所受安培力大小$F_{M}=\sqrt{{F}_{M1}^{2}+{F}_{M2}^{2}}=\sqrt{2.{5}^{2}+{5}^{2}}N=2.5\sqrt{5}N\approx 5.59N$

9、方向斜向左下方,与水平方向夹角的正切值$\tan \theta =\frac{{F}_{M2}}{{F}_{M1}^{}}=\frac{5}{2.5}=2$

10、$(2)$线圈前进$4L$过程,位移:$4L=\frac{1}{2}a{t}_{4}^{2}$

11、代入数据解得:$t_{4}=2\sqrt{2}s$

12、此时线圈的速度大小:$v_{4}=at_{4}=0.1\times 2\sqrt{2}m/s=\frac{\sqrt{2}}{5}m/s$

13、此时线圈切割磁感线产生的感应电动势:$E=nB\times \frac{L}{2}v=100\times 0.5\times \frac{0.1}{2}\times \frac{\sqrt{2}}{5}V=\frac{\sqrt{2}}{2}V$

14、感应电流:$I=\frac{E}{R}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{0.5}A=\sqrt{2}A$

15、此时线圈对地面的压力大小:$N=Mg-nBI\times \frac{L}{2}$

16、代入数据解得:$N\approx 46.5N$

17、线圈受到水平向左的安培力大小:$F_{1}=nBI\times \frac{L}{2}$

18、代入数据解得:$F_{1}\approx 3.54N$

19、由牛顿第二定律得:$F-F_{1}-\mu N=Ma$

20、代入数据解得:$F=8.69N$

21、答:(1)线圈刚好完全进入磁场前瞬间所受安培力$F_{M}$大小是$5.59N$,方向斜向左下方,与水平方向夹角的正切值$2$。

22、$(2)$线圈前进$4L$时,水平拉力大小$F$是$8.79N$。

【#如图 匝数$n=100$、边长$L=0.1m$的正方形导线圈竖直固定于滑板上 导线圈电阻$R=0.5\Omega $ 滑板与导线圈的总质量$M=5kg$滑板置于#】到此分享完毕,希望对大家有所帮助。

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