(12分).如圖所示,水平面上有一個動力小車,在動力小車上豎直固定著一個長度L1、寬度L2的矩形線圈,線圈匝線為n,總電阻為R,小車和線圈的總質量為m,小車運動過程所受摩擦力為f。小車最初靜止,線圈的右邊剛好與寬為d(d﹥L1)的有界磁場的左邊界重合。磁場方向與線圈平面垂直,磁感應強度為B,F(xiàn)控制動力小車牽引力的功率,讓它以恒定加速度a進入磁場,線圈全部進入磁場后,開始做勻速直線運動,直至完全離開磁場,整個過程中,牽引力的總功為W。

(1)求線圈進入磁場過程中,感應電流的最大值和通過導線橫截面的電量。
(2)求線圈進入磁場過程中,線圈中產(chǎn)生的焦耳熱。
(3)寫出整個過程中,牽引力的功率隨時間變化的關系式。

(1) , ;
(2)
(3) ,(

解析試題分析:(1)線圈全部進入磁場時速度:
最大電動勢:
最大電流為:
導線橫截面的電量:
(2)設進入和離開磁場過程中,線圈產(chǎn)生的焦耳熱分別為,則在整個過程中,
牽引力的總功:
,;將代入
得:
解得:
(3)①小車進入磁場階段做勻加速運動:,,
得:,(
②小車完全在磁場中運動:,()
③小車勻速穿出磁場的過程:
得: ,()。
考點:本題考查了電磁感應中的電路問題、運動問題、能量問題。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(20分)“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器,具有速度快,效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平加速導軌電阻不計,軌道寬為L=0.2m。在導軌間有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度B=1×102T!半姶排凇睆楏w總質量m=0.2kg,其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω?煽仉娫吹膬茸鑢=0.6Ω,電源的電壓能自行調節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。在某次試驗發(fā)射時,電源為加速彈體提供的電流是I=4×103A,不計空氣阻力。求:

(1)彈體所受安培力大小;
(2)彈體從靜止加速到4km/s,軌道至少要多長?
(3)彈體從靜止加速到4km/s過程中,該系統(tǒng)消耗的總能量;
(4)請說明電源的電壓如何自行調節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(11分)圖甲為一研究電磁感應的實驗裝置示意圖,其中電流傳感器(相當于一只理想的電流表)能將各時刻的電流數(shù)據(jù)實時通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給計算機,經(jīng)計算機處理后在屏幕上同步顯示出I-t圖像.足夠長光滑金屬軌道電阻不計,傾角θ=30°.軌道上端連接有阻值R=1.0Ω的定值電阻,金屬桿MN電阻r=0.5Ω,質量m=0.4kg,桿長 L=1.0m.在軌道區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場,讓金屬桿從圖示位置由靜止開始釋放,此后計算機屏幕上顯示出如圖乙所示的I-t圖像,設桿在整個運動過程中與軌道垂直,取g=10m/s2.試求:

(1)t=0.5s時電阻R的熱功率;
(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小;
(3)估算0~1.2s內通過電阻R的電荷量大小及在R上產(chǎn)生的焦耳熱.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖甲所示,一足夠長阻值不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ之間的距離L=1.0m,NQ兩端連接阻值R=1.0Ω的電阻,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌所在平面向上,導軌平面與水平面間的夾角θ=30°。一質量m=0.20kg,阻值r=0.50Ω的金屬棒垂直于導軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質量M=0.60kg的重物P相連。細線與金屬導軌平行。金屬棒沿導軌向上滑行的速度v與時間t之間的關系如圖乙所示,已知金屬棒在0~0.3s內通過的電量是0.3~0.6s內通過電量的2/3,g=10m/s2,求:

(1)0~0.3s內棒通過的位移;
(2)金屬棒在0~0.6s內產(chǎn)生的熱量。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)如圖所示,一對光滑的平行金屬導軌固定在同一水平面內,導軌間距l(xiāng)=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的電阻,一質量m=0.1kg,電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導軌上,整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中,磁場的磁感應強度B=0.4T,棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運動,當棒的位移x=9m時撤去外力,棒繼續(xù)運動一段距離后停下來,已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2=2:1,導軌足夠長且電阻不計,棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸,求:

(1)棒在勻加速運動過程中,通過電阻R的電荷量q
(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2
(3)外力做的功WF

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)10匝線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生交變電動勢e=10sin 20πt(V).求:
(1)t=0時,線圈內磁通量Φ和磁通量變化率;
(2)線圈從中性面開始轉動180°過程中,感應電動勢的平均值和最大值之比.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖甲所示,光滑絕緣水平桌面上直立一個單匝正方形導線框ABCD,線框的邊長為L=4 m、總電阻為R=1Ω.在直角坐標系xOy中,有界勻強磁場區(qū)域的下邊界與x軸重合,上邊界滿足曲線方程y=2sinx(m),磁感應強度大小B=2 T.線框在沿x軸正方向的拉力F作用下,以速度v=1 m/s水平向右做勻速直線運動,直到拉出磁場.

(1) 求線框中AD兩端的最大電壓;
(2) 在圖乙中畫出運動過程中線框i-t圖象,并估算磁場區(qū)域的面積(估算結果保留2位有效數(shù)字);
(3) 求線框在穿越整個磁場的過程中,拉力F所做的功.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e=50sin100πt(V),對此電動勢,下列表述正確的有 (    )

A.最大值是50VB.頻率是100Hz
C.有效值是25VD.周期是0.02s

查看答案和解析>>

同步練習冊答案