(20分)如圖所示,水平地面上方高為h=7.25m的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),ef為磁場(chǎng)的上水平邊界。邊長(zhǎng)L=l.0m,質(zhì)量m=0.5kg,電阻R=2.0Ω的正方形線框abcd從磁場(chǎng)上方某處自由釋放,線框穿過(guò)磁場(chǎng)掉在地面上。線框在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終處于豎直平面內(nèi),且ab邊保持水平。以線框釋放的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如B-t圖象,已知線框ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)剛好能勻速運(yùn)動(dòng),g取10m/s2。求:

(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v;
(2)線框從釋放到落地的時(shí)間t;
(3)線框從釋放到落地的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱。
(1)10m/s(2)1.6s(3)
(1)因?yàn)榫框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng),
所以線框abcd受力平衡mg=FA            (1分)
ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E="Blv"            (1分)
形成的感應(yīng)電流              (1分)
受到的安培力                  (1分)
mg=                         (2分)
代入數(shù)據(jù)解得v=10m/s                        (1分)
(2)線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前時(shí),做勻加速直線運(yùn)動(dòng);進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中,做勻速直線運(yùn)動(dòng);進(jìn)入磁場(chǎng)后到落地,仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)磁場(chǎng)前線框的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為          (1分)
進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間          (1分)
線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后線框受力情況同進(jìn)入磁場(chǎng)前,所以該階段的加速度仍為g=10m/s2

解得:t3=0.5s                           (2分)
因此ab邊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到落地用的時(shí)間為t=t1+t2+t3=1.6s          (2分)
(3)線框勻速進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為
進(jìn)入磁場(chǎng)后的感生電動(dòng)勢(shì)為:
                (2分)
             (2分)
整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱  (3分)
本題考查的是電磁感應(yīng)定律和和力學(xué)綜合的應(yīng)用問(wèn)題,根據(jù)安培定律和電磁感應(yīng)定律,利用受力平衡條件即可計(jì)算出勻速運(yùn)動(dòng)的速度;綜合勻速和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算出落地時(shí)間;根據(jù)功能關(guān)系可以計(jì)算出產(chǎn)生的焦耳熱;
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(20分)如圖(甲)所示,兩光滑導(dǎo)軌都由水平、傾斜兩部分圓滑對(duì)接而成,相互平行放置,兩導(dǎo)軌相距L=lm ,傾斜導(dǎo)軌與水平面成θ=30°角,傾斜導(dǎo)軌的下面部分處在一垂直斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)I中,I區(qū)中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(乙)所示,圖中t1、t2未知。水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),其左端接有理想電流表G和定值電阻R=3Ω,水平導(dǎo)軌處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)Ⅱ中,Ⅱ區(qū)中的磁場(chǎng)恒定不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=1T ,在t=0時(shí)刻,從斜軌上磁場(chǎng)I 區(qū)外某處垂直于導(dǎo)軌水平釋放一金屬棒ab,棒的質(zhì)量m=0.1kg,電阻r=2Ω,棒下滑時(shí)與導(dǎo)軌保持良好接觸,棒由傾斜導(dǎo)軌滑向水平導(dǎo)軌時(shí)無(wú)機(jī)械能損失,導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。若棒在斜面上向下滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,電流表G的示數(shù)大小保持不變,t2時(shí)刻進(jìn)入水平軌道,立刻對(duì)棒施一平行于框架平面沿水平方向且與桿垂直的外力。(g取10m/s2)求:

(l)ab 棒進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)I 時(shí)的速度v;
(2)磁場(chǎng)區(qū)I在沿斜軌方向上的寬度d;
(3)棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛好進(jìn)入水平軌道這段時(shí)間內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的熱量;
(4)若棒在t2時(shí)刻進(jìn)入水平導(dǎo)軌后,電流表G的電流大小I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖(丙)所示(I0未知),已知t2到t3的時(shí)間為0.5s,t3到t4的時(shí)間為1s,請(qǐng)?jiān)趫D(。┲凶鞒鰐2到t4時(shí)間內(nèi)外力大小
F隨時(shí)間t變化的函數(shù)圖像。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖1-10-7,同一水平面上足夠長(zhǎng)的固定平行導(dǎo)軌MN、PQ位于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌上有兩根金屬棒ab、cd,能沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng),金屬棒和導(dǎo)軌間接觸良好,開(kāi)始ab、cd都靜止。現(xiàn)給cd一個(gè)向右的初速度v0,則下列說(shuō)法中正確的是(   )
 
N
 
A.cd始終做減速運(yùn)動(dòng),ab始終做加速運(yùn)動(dòng),并有可能追上cd
B.cd始終做減速運(yùn)動(dòng),ab始終做加速運(yùn)動(dòng),但肯定追
P
 
不上cd
C.cd先做減速運(yùn)動(dòng)后做加速運(yùn)動(dòng),ab先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)
D.cd做減速運(yùn)動(dòng),ab做加速運(yùn)動(dòng),最終兩桿以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,單匝線圈abcd在外力作用下以速度v向右勻速進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),第二次以速度2v勻速進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。第一次與第二次線圈中感應(yīng)電流之比為      ,回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比為      。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如圖12所示,兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于豎直平面內(nèi),間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌上端有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨放在導(dǎo)軌上,并擱在支架上,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻不計(jì),接觸良好,且無(wú)摩擦.在導(dǎo)軌平面內(nèi)有一矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.開(kāi)始時(shí)導(dǎo)體棒靜止,當(dāng)磁場(chǎng)以速度v勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒也隨之開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并很快達(dá)到恒定的速度,此時(shí)導(dǎo)體棒仍處在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),試求:

(1)導(dǎo)體棒的恒定速度;
(2)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中消耗的電功率.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖5所示,金屬棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上,棒與框架接觸良好,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于ab棒斜向下.從某時(shí)刻開(kāi)始磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小(假設(shè)不會(huì)減至零),同時(shí)施加一個(gè)水平外力F使金屬棒ab保持靜止,則F                                 (  )
A.方向向右,且為恒力B.方向向右,且為變力
C.方向向左,且為變力 D.方向向左,且為恒力

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩根平行光滑導(dǎo)軌豎直放置,相距L=0.1 m,處于垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10 T,質(zhì)量m=0.1 kg、電阻為R=2 Ω的金屬桿ab接在兩導(dǎo)軌間,在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)讓ab自由下落,ab下落過(guò)程中、始終保持與導(dǎo)軌垂直并與之接觸良好,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì),取g=10 m/s2,當(dāng)下落h=0.8 m時(shí),開(kāi)關(guān)S閉合.若從開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則ab下滑的速度v隨時(shí)間t變化的圖象是圖中的(  )

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

(2010·上海物理)21.如圖,金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長(zhǎng)直螺線管共軸,并位于其左側(cè),若變阻器滑片P向左移動(dòng),則金屬環(huán)A將向_____(填“左”或“右”)運(yùn)動(dòng),并有_____(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì)。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路,這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣),下列組合中,切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí),閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(  )

下列說(shuō)法正確的是(  )
A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
B.線圈中的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
C.線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
D.線圈中磁通量變化得越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

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同步練習(xí)冊(cè)答案