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如图所示,一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁,产生一个中心辐射的磁场(磁场水平向外),其大小为B=(其中r为辐射半径),设一个与磁铁同轴的圆形铝环,半径为R(大于圆柱形磁铁的半径),而弯成铝环的铝丝的横截面积为S,圆环通过磁场由静止开始下落,下落过程中圆环平面始终水平,已知铝丝的电阻率为ρ,密度为ρ0,试求:

(1)圆环下落的速度为v时的电功率;

(2)圆环下落的最终速度;

(3)当下落高度h时速度最大,从开始下落到此时圆环消耗的电能.

答案

(1)

(2)  (3)2πρ0RS[gh-2

解析:(1)铝环的电阻R

,当环的速度为v时,它所产生的电动势E=BLv=·2πRv=2πkv,

故电功率P=

(2)当圆环的加速度为零时,有最大速度.

则FA=BIL=

=

而mg=BIL,解之vm=

.

(3)由能量守恒定律得

Q=mgh-

mvm2=2πρ0RS[gh-2

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