電和磁有許多相似之處，比如同種電荷相斥，同名磁極也相斥，異種電荷相吸，異名磁極也相吸；變化的電場激發(fā)磁場變化的磁場也能激發(fā)電場。著名的英國物理學(xué)家狄拉克曾預(yù)言磁單極子可以像正負(fù)電荷一樣獨(dú)立存在，所謂磁單極子是指僅帶有N極或S極單一磁極的磁性物質(zhì)，它們的磁感線分布類似于點(diǎn)電荷的電場線分布（如圖甲）。若存在一N極磁單極子如圖乙所示，固定于水平桌面上，其上覆蓋一半徑為r的半球殼，球心恰好在磁單極子處，球殼表面絕緣光滑。現(xiàn)在半球殼上方輕輕放置一特殊材料制成的質(zhì)量為m的彈性導(dǎo)電線圈，線圈開始時(shí)半徑為r0=35r,電阻為R，線圈在重力作用下沿著半球殼下滑，下滑過程中線圈平面始終在水平面內(nèi)，當(dāng)線圈下滑高度h=0.2r時(shí)速度為v,已知磁單極子距離為d處的磁場強(qiáng)度大小為B=kd，彈性線圈存儲的勢能與橡皮筋類似，當(dāng)線圈長度伸長Δx時(shí)存儲的彈性勢能為Ep=12k′Δx2，上述式中k、k′均為常數(shù)，求：
（1）半球殼上各處磁場強(qiáng)度大小和穿過半球殼的磁通量（球體表面積計(jì)算公式：S=4πr2）；
（2）線圈下落高度h=0.2r時(shí)的電流大小和方向（從上往下俯視看）；
（3）線圈下落高度h=0.2r的過程產(chǎn)生的焦耳熱Q。
3
5
k
d
1
2
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：145引用：2難度：0.3
相似題
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1．如圖所示，電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌由直窄軌AB、CD以及直寬軌EF、GH組合而成，窄軌和寬軌均處于同一水平面內(nèi)，AB、CD等長且與EF、GH均相互平行，BE、GD等長、共線，且均與AB垂直，窄軌間距為，寬軌間距為L。窄軌和寬軌之間均有豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。由同種材料制成的相同金屬直棒a、b始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，棒長為L、質(zhì)量為m、電阻為R。初始時(shí)b棒靜止于導(dǎo)軌EF段某位置，a棒從AB段某位置以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，且a棒距窄軌右端足夠遠(yuǎn)，寬軌EF、GH足夠長。下列判斷正確的是（ ?。?/h2>L2發(fā)布：2024/12/20 1:30:2組卷：335引用：3難度：0.3 -
2．如圖所示，兩水平虛線間存在垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，邊長為h的正方形導(dǎo)體框由虛線1上方無初速度釋放，在釋放瞬間ab邊與虛線1平行且相距h。已知導(dǎo)體框的質(zhì)量為m,總電阻為r,重力加速度為g,cd邊與兩虛線重合時(shí)的速度大小均為v=，忽略空氣阻力，導(dǎo)體框在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則（ ?。?/h2>2gh2發(fā)布：2024/12/19 8:30:1組卷：346引用：2難度：0.4 -
3．某校物理學(xué)習(xí)興趣小組對英國偉大的物理學(xué)家法拉第幾十年如一日地研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的精神十分欽佩，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)一章的內(nèi)容后，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的簡單裝置來研究電磁感應(yīng)的相關(guān)知識，圖中光滑金屬導(dǎo)軌ab、ac成37°角固定放置在水平面上，在導(dǎo)軌上放置一根質(zhì)量為m的金屬桿，與導(dǎo)軌交于M、N兩點(diǎn)，且MN間的距離為L0，導(dǎo)軌和金屬桿是用同種材料制成的，單位長度的電阻均為R0。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在外力作用下，導(dǎo)體棒由MN處運(yùn)動(dòng)到虛線位置（導(dǎo)體棒和ac始終保持垂直），該過程中導(dǎo)體棒的速度的倒數(shù)隨位移變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/20 12:0:2組卷：77引用：1難度：0.4
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