如图所示，水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度为B。矩形导线框ab边长为l1，bc边长为l2，导线框的质量为m，电阻为

题文

如图所示，水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度为B。矩形导线框ab边长为l₁，bc边长为l₂，导线框的质量为m，电阻为R。磁场方向垂直于线框平面向里，磁场高度H> l₂。线框从某高处由静止落下，当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为

；当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为

。在运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下两边总平行于PQ。空气阻力不计，重力加速度为g。求：



(1)线框的cd边刚进入磁场时，通过线框导线中的电流；
(2)线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小；
(3)线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）I₁=

 ；（2）v₁=



；（3）q=

 

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解析

（1）设线框的cd边刚进入磁场时线框导线中的电流为I₁，依据题意、根据牛顿第二定律有
mg- B I₁l₁=

 
解得：I₁=

 
（2）设线框ab边刚进入磁场时线框的速度大小为v₁，线框的cd边刚离开磁场时速度大小为v₂，线框的cd边刚离磁场时线框导线中的电流为I₂，依据题意、牛顿第二定律有
BI₂l₁-mg=


解得：I₂=

 
由闭合电路欧姆定律I₂=


解得：v₂=

 
由匀变速直线运动速度与位移的关系式


解得v₁=


得v₁=




（3）设线框abcd穿出磁场的过程中所用时间为

，平均电动势为E，通过导线的平均电流为I，通过导线某一横截面的电荷量为q，则
由法拉第电磁感应定律E=

=

 
由闭合电路欧姆定律I=



 
q= I

=

 

考点

据考高分专家说，试题“如图所示，水平地面上方有一高度为H、上、.....”主要考查你对 [匀变速直线运动 ]考点的理解。

匀变速直线运动

定义：
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动，即加速度恒定的变速直线运动叫匀变速直线运动。

特点：
a=恒量。

匀变速直线运动规律(基本公式)：
速度公式：v=

位移公式：x=
速度平方公式：
位移公式：x=
速度平方公式：

位移—平均速度关系式：x=

匀变速直线运动的几个重要推论：

1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
   

   匀变速直线运动的几个重要推论：

   1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
      (此公式可以用来判断物体是否做匀变速直线运动)。进一步推论：S_n＋m－S_n＝
      ，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   2. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   3. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   4. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   5. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝
      。

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