如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動。線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0~t1的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求：

（1）0~t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大��；
（2）線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；
（3）線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量。

（1）（2）（3）

解析試題分析：（1）0~t1時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢為：

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流為：

（2）線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值：，感應(yīng)電動勢的有效值，通過電阻R的電流的有效值，線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間，此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量：

（3）線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，平均感應(yīng)電動勢，
平均感應(yīng)電流：，
通過電阻R的電荷量：
考點：法拉第電磁感應(yīng)定律及交流電的最大值、有效值、平均值等。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架，MM′和NN′相互平行且足夠長，間距l(xiāng)=0.40m，質(zhì)量M=0.20kg。質(zhì)量m=0.10kg的導體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，導體棒與框架的摩擦忽略不計。整個裝置處于豎直向下的勻磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.50T。t=0時，垂直于導體棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，導體棒ab從靜止開始運動；當t=t1時，金屬框架將要開始運動，此時導體棒的速度v1=6.0m/s；經(jīng)過一段時間，當t=t2時，導體棒ab的速度v2=12.0m/s；金屬框架的速度v3=0.5m/s。在運動過程中，導體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好。已知導體棒ab的電阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其余電阻不計。設(shè)框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。求：

（1）求動摩擦因數(shù)μ；
（2）當t=t2時，求金屬框架的加速度；
（3）若在0~t1這段時間內(nèi)，MN上產(chǎn)生的熱量 Q=0.10J，求該過程中導體棒ab位移x的 大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導軌PQ、MN，其電阻不計，間距d=0．5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B0＝0．2T的勻強磁場中，兩金屬棒L1、L2平行地擱在導軌上，其電阻均為r＝0.1Ω，質(zhì)量分別為M1=0．3kg和M2＝0．5kg。固定棒L1，使L2在水平恒力F=0．8N的作用下，由靜止開始運動。試求：

(1) 當電壓表讀數(shù)為U=0．2V時，棒L2的加速度為多大；
(2)棒L2能達到的最大速度vm.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，左右兩邊分別有兩根平行金屬導軌相距為L，左導軌與水平面夾30°角，右導軌與水平面夾60°角，左右導軌上端用導線連接。導軌空間內(nèi)存在勻強磁場，左邊的導軌處在方向沿左導軌平面向下，磁感應(yīng)強度大小為B的磁場中。右邊的導軌處在垂直于右導軌斜向上，磁感應(yīng)強度大小也為B的磁場中。質(zhì)量均為m的導桿ab和cd垂直導軌分別放于左右兩側(cè)導軌上，已知兩導桿與兩側(cè)導軌間動摩擦因數(shù)均為μ=，回路電阻恒為R，若同時無初速釋放兩導桿，發(fā)現(xiàn)cd沿右導軌下滑距離時，ab桿才開始運動。（認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）。

（1）試求ab桿剛要開始運動時cd棒的速度
（2）以上過程中，回路中共產(chǎn)生多少焦耳熱？
（3）cd棒的最終速度為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，足夠長平行金屬導軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0.5 m，電阻忽略不計，其上端接一小燈泡，電阻為1 Ω。質(zhì)量為0.2 kg的導體棒MN垂直于導軌放置，距離頂端1m，接入電路的電阻為1Ω，兩端與導軌接觸良好，與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導軌間存在著垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。先固定導體棒MN，2s后讓MN由靜止釋放，運動一段時間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光。重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝0.6。求

（1）1s時流過小燈泡的電流大小和方向；
（2）小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時消耗的電功率；
（3）小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時導體棒MN運動的速度。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，平行光滑導軌AB、CD傾斜放置，與水平面間的夾角為，間距為L，導軌下端B、C間用電阻R=2r相連。一根質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒MN垂直放在導軌上，與導軌接觸良好，方向始終平行于水平地面。在導軌間的矩形區(qū)域EFGH內(nèi)存在長度也為L、垂直于導軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。t=0時刻由靜止釋放導體棒MN，恰好在t1時刻進入磁場EFGH并做勻速直線運動。求：

（1）導體棒MN進入磁場前，電阻R兩端的電壓U；
（2）導體棒MN在磁場中勻速運動時的速度v和勻速運動過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，理想變壓器，原副線圈的匝數(shù)比為n。原線圈接正弦交流電壓U，輸出端A、A1、A2、A3為理想的交流電流表，R為三個完全相同的電阻，L為電感，C為電容，當輸入端接通電源后，電流表A讀數(shù)為I。下列判斷正確的是

A．副線圈兩端的電壓為nU    
B．通過副線圈的最大電流
C．電流表A1的讀數(shù)I1大于電流表A2的讀數(shù)I2      
D．電流表A3的讀數(shù)I3=0

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1=1000匝，副線圈的匝數(shù)n2=200匝．原線圈兩端所加的電壓U1="220" V時，副線圈兩端的電壓U2為(        )

A．1100 V B．44 V C．440 V D．22 V

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，10匝矩形線框在磁感應(yīng)強度B＝T的勻強磁場中，繞垂直磁場的軸OO′以角速度ω＝100 rad/s 勻速轉(zhuǎn)動，線框電阻不計，面積為S＝0.3 m2，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1(0.3 W,30 Ω)和L2，開關(guān)閉合時兩燈泡均正常發(fā)光，且原線圈中電流表示數(shù)為0.04 A，則下列判斷不正確的是(　　)．

A．若從圖示線框位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為30cos 100t(V)
B．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1
C．燈泡L2的額定功率為0.9 W
D．若開關(guān)S斷開，電流表示數(shù)將增大

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