(18)如圖所示,光滑的定滑輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線,線的一端系一質(zhì)量為3m的重物,另一端系一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿。在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直,開始時(shí)金屬桿置于導(dǎo)軌下端QF處,將重物由靜止釋放,當(dāng)重物下降h時(shí)恰好達(dá)到穩(wěn)定速度而勻速下降。運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,(忽略所有摩擦,重力加速度為g),求:
(1)電阻R中的感應(yīng)電流方向;
(2)重物勻速下降的速度v;
(3)重物從釋放到下降h的過程中,電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱QR;
(4)若將重物下降h時(shí)的時(shí)刻記作t=0,速度記為v0,從此時(shí)刻
起,磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小,若此后金屬桿中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B怎樣隨時(shí)間t變化(寫出B與t的關(guān)系式)
(1) Q-R-F (2) (3) (4)
解析試題分析:(1)電阻R中的感應(yīng)電流方向?yàn)镼-R-F(2分)
(2)對(duì)金屬棒:受力分析如圖
式中:(2分)
所以: (2分) ①
(3)設(shè)電路中產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,則有能量守恒關(guān)系得:
減少的重力勢能等于增加的動(dòng)能和焦耳熱Q
即: (2分) ②
所以:電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱QR為
(2分)
(4)金屬桿中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流
即磁通量不變(2分)
(2分)
式中:
又:(2分)
則磁感應(yīng)強(qiáng)度B怎樣隨時(shí)間t變化為 (2分)
考點(diǎn):右手定則;法拉第電磁感應(yīng)定律;能量守恒定律.
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
如圖甲所示,一個(gè)電阻為R,面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd,水平放置在勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與ad邊垂直并與線框平面成45°角,O、O′分別是ab邊和cd邊的中點(diǎn).現(xiàn)將線框右半邊ObcO′繞OO′逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°到圖乙所示位置.在這一過程中,導(dǎo)線中通過的電荷量是( )
A. | B. | C. | D.0 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,光滑絕緣水平面上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場以虛線MN為左邊界,MN的左側(cè)有一質(zhì)量m=0.1kg,bc邊長L1=0.2m,電阻R=2Ω的矩形線圈abcd,t=0時(shí),用一恒定拉力F拉線圈,使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間1 s,線圈的bc邊到達(dá)磁場邊界MN,此時(shí)立即將拉力F改為變力,又經(jīng)過1s,線圈恰好完全進(jìn)入磁場.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示.
(1)求線圈bc邊剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度v1和線圈在第ls內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離x;
(2)寫出第2s內(nèi)變力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式;
(3)求出線圈ab邊的長度L2.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,足夠長的金屬直導(dǎo)軌MN和PQ與阻值為R的電阻相連,平行地固定在水平桌面上,導(dǎo)軌間存在一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。金屬直桿ab垂直于導(dǎo)軌MN和PQ放置,其質(zhì)量為m,電阻為r,金屬直桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,F(xiàn)用水平恒力F向右拉桿ab,使之由圖中位置從靜止開始水平向右運(yùn)動(dòng),桿ab在運(yùn)動(dòng)過程中始終與兩條直導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸。經(jīng)時(shí)間t后,ab桿開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)理想電壓表的示數(shù)為U(己知重力加速度為g),求:
(1)ab桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度vm;
(2) ab桿在加速過程中,通過R的電量q及ab桿在加速過程中的位移大小x。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L,一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連,勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m.有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終穩(wěn)定為I。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B;
(2)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小;
(3)流經(jīng)電流表電流的最大值。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(12分)如圖所示,兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R、長度均為l的導(dǎo)體棒a、b,用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的、不可伸長的柔軟長直導(dǎo)線連接后,b放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上,a靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上;兩根導(dǎo)體棒均與桌子邊緣平行。整個(gè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。開始時(shí)兩棒靜止,自由釋放后開始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒a在落地前就已勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)導(dǎo)體棒b仍未離開桌面。已知兩條導(dǎo)線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直狀態(tài),導(dǎo)線與桌子側(cè)棱間無摩擦。
(1)試求導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小。
(2)從自由釋放到剛勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,若通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為q,求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(8分)面積S = 0.2m2、n = 100匝的圓形線圈,處在如圖所示的磁場內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B = 0.02t,R = 3Ω,C = 30μF,線圈電阻r = 1Ω,求:
(1)通過R的電流大小和方向
(2)電容器的電荷量。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(13分)如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L="0.40" m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B="0.50" T,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢E="4.5" V、內(nèi)阻r="0.50" Ω 的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m="0.040" kg 的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5 Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10 m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,
求:
(1)通過導(dǎo)體棒的電流;
(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小;
(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(20分)如圖所示,相互平行的足夠長的光滑絕緣軌道MN和PQ水平固定,有一質(zhì)量為m、電阻為R的水平導(dǎo)體框abcd(其長度ab=cd=L1寬度ad=bc=L2)可沿軌道滑動(dòng),滑動(dòng)時(shí)ab、cd邊始終保持與軌道垂直。軌道所在空間存在豎直方向的磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小沿x坐標(biāo)正向(水平向右)按B=kx(k為已知的常數(shù))隨坐標(biāo)x成正比增強(qiáng),F(xiàn)對(duì)導(dǎo)體框施加一大小恒為F的外力,使它由靜止開始從坐標(biāo)原點(diǎn)O開始向右運(yùn)動(dòng),問:
⑴若從上往下看,框中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,那么磁場方向如何?導(dǎo)體框的運(yùn)動(dòng)情況如何?試定性作出描述。
⑵當(dāng)導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)的速度為v時(shí),框中的電流為多大?
⑶導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)能提供的最大電功率為多大?
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