【題目】如圖甲所示為發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化模型,固定于絕緣水平桌面上的金屬導(dǎo)軌,處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒ab在水平向右的拉力F作用下,以水平速度v沿金屬導(dǎo)軌向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒ab始終與金屬導(dǎo)軌形成閉合回路。已知導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度恰好等于平行導(dǎo)軌間距l,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,忽略摩擦阻力。

(1)求導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I;

(2)從微觀角度看,導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷受到沿棒方向的洛倫茲力做功而產(chǎn)生的。如圖乙(甲圖中導(dǎo)體棒ab)所示,為了方便,可認(rèn)為導(dǎo)體棒ab中的自由電荷為正電荷,每個(gè)自由電荷的電荷量為q,設(shè)導(dǎo)體棒ab中總共有N個(gè)自由電荷。

a.求自由電荷沿導(dǎo)體棒定向移動(dòng)的速率u;

b.請(qǐng)分別從宏觀和微觀兩個(gè)角度,推導(dǎo)非靜電力做功的功率等于拉力做功的功率。

【答案】(1) (2) 宏觀角度

【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡,則有

聯(lián)立解得

(2)a如圖所示

每個(gè)自由電荷沿導(dǎo)體棒定向移動(dòng),都會(huì)受到水平向左的洛倫茲力

所有自由電荷所受水平向左的洛倫茲力的合力宏觀表現(xiàn)為安培力

則有

解得

B, 宏觀角度:非靜電力對(duì)導(dǎo)體棒ab中所有自由電荷做功的功率等于感應(yīng)電源的電功率,則有:

拉力做功的功率為

因此,即非靜電力做功的功率等于拉力做功的功率

微觀角度:如圖所示

對(duì)于一個(gè)自由電荷q,非靜電力為沿棒方向所受洛倫茲力

非靜電力對(duì)導(dǎo)體棒ab中所有自由電荷做功的功率

u代入得非靜電力做功的功率

拉力做功的功率

因此即非靜電力做功的功率等于拉力做功的功率.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)定值電阻Rx的阻值。

(1)該同學(xué)先用多用電表“×10”歐姆擋估測(cè)其電阻示數(shù)如圖,則其阻值為______Ω;

(2)為了較準(zhǔn)確測(cè)量該電阻的阻值,現(xiàn)有電源(12V,內(nèi)阻可不計(jì))、滑動(dòng)變阻器(0200 Ω,額定電流1 A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列電表:

A.電流表(0100mA,內(nèi)阻約15.0Ω)

B.電流表(0500mA,內(nèi)阻約25.0Ω)

C.電壓表(03 V,內(nèi)阻約3 kΩ)

D.電壓表(015 V,內(nèi)阻約15 kΩ)

為減小測(cè)量誤差,在實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選用______,電壓表應(yīng)選用______(選填器材前的字母);實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖中的______(選填”)。這樣測(cè)量的阻值比真實(shí)值______(選填偏大偏小”)

(3)圖是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)在(2)問中所選的電路圖,補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線____

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示, 兩個(gè)線圈AB分別通以電流I1、I2,為使線圈B中的電流增大,下列措施有效的是 ( )

A. 保持線圈的相對(duì)位置不變,增大A中的電流

B. 保持線圈的相對(duì)位置不變,減小A中的電流

C. 保持A中的電流不變,將線圈A向右平移

D. 保持A中的電流不變,將線圈A向上平移

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中,所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。

(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量待測(cè)金屬絲的直徑,從圖1中的示數(shù)可讀出該次測(cè)量金屬絲的直徑D_______mm。

(2)用伏安法測(cè)量待測(cè)金屬絲接入電路部分的電阻Rx(約為5),現(xiàn)有電池組(3 V,內(nèi)阻1)、電壓表(0——3 V,內(nèi)阻約3 k),開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列儀器可供選擇:

A.電流表(0——3 A,內(nèi)阻約0.025)

B.電流表(0——0.6 A,內(nèi)阻約0.125)

C.滑動(dòng)變阻器(0——20,額定電流2 A)

D.滑動(dòng)變阻器(0——200,額定電流1.5 A)

為了減小誤差,在實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用_______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_______(選填字母代號(hào))。

(3)根據(jù)第(2)問中選擇的實(shí)驗(yàn)儀器,應(yīng)選擇圖2_______電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(選填”)。

(4)閉合開關(guān),改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置,并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)和電壓表示數(shù)。某次測(cè)量?jī)呻姳硎緮?shù)如圖3所示,可求得該金屬絲的阻值Rx=_______Ω(保留兩位有效數(shù)字)。

(5)若待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度為l,直徑為D,電阻為Rx,計(jì)算金屬絲電阻率的表達(dá)式為ρ=_______(用已知字母表示)。

(6)按第(3)問中所選的電路進(jìn)行測(cè)量,在不損壞電表的前提下,將滑動(dòng)變阻器滑片P從一端滑向另一端,隨著滑片P移動(dòng)距離x的增加,電流表的示數(shù)I也隨之增加,下列反映Ix變化趨勢(shì)的示意圖中正確的是_______(選填字母代號(hào))。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】20071024日,中國(guó)首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號(hào)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道.隨后,嫦娥一號(hào)經(jīng)過變軌和制動(dòng)成功進(jìn)入環(huán)月軌道.如圖所示,陰影部分表示月球,設(shè)想飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道Ⅰ上作勻速圓周運(yùn)動(dòng),到達(dá)A點(diǎn)時(shí)經(jīng)過暫短的點(diǎn)火變速,進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ,在到達(dá)軌道Ⅱ近月點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)再次點(diǎn)火變速,進(jìn)入近月圓形軌道Ⅲ,而后飛船在軌道Ⅲ上繞月球作勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g0.不考慮其它星體對(duì)飛船的影響,求:

(1)飛船在軌道ⅠⅢ的速度之比.

(2)飛船從軌道Ⅱ上遠(yuǎn)月點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)至近月點(diǎn)B所用的時(shí)間.

(3)如果在Ⅰ、Ⅲ軌道上有兩只飛船,它們繞月球飛行方向相

同,某時(shí)刻兩飛船相距最近(兩飛船在月球球心的同側(cè),且兩飛船與月球球心在同一直線上),則經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間,他們又會(huì)相距最近?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的兩個(gè)擺,擺球質(zhì)量相等,懸線甲短,乙長(zhǎng), 懸點(diǎn)O1、O2等高,將懸線拉至水平然后釋放,不計(jì)空氣阻力,以懸點(diǎn)所在平面為參考平面,則兩球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí) ( )

A. 甲球的動(dòng)能小于乙球的動(dòng)能

B. 甲球懸線的張力等于乙球懸線的張力

C. 甲乙兩球下落的過程中重力做正功,線的拉力做負(fù)功

D. 甲乙兩球下落的過程中重力做負(fù)功,線的拉力做正功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)用如圖甲所示的裝置通過研究重錘的落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,已知重力加速度為g。

1)該實(shí)驗(yàn)需要直接測(cè)量的物理量是

A、重錘的質(zhì)量

B、重錘下落的高度

C、重錘底部距水平地面的高度

D、與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度

2)選用一條點(diǎn)跡清晰且第一、二點(diǎn)間距離約為的紙帶驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,如圖乙所示,圖中AB、C、D、EF、G為七個(gè)相鄰的原始計(jì)時(shí)點(diǎn),點(diǎn)F是第n個(gè)點(diǎn),設(shè)相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T,實(shí)驗(yàn)中計(jì)算點(diǎn)F速度的表達(dá)式是 。

A

B、

C

D、

3)測(cè)得、分別為、,重錘質(zhì)量,,從打點(diǎn)O到打下點(diǎn)F的過程中,重錘重力勢(shì)能的減少量 J,動(dòng)能的增加量 J,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

4)由此可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用手機(jī)可以玩一種叫扔紙團(tuán)的小游戲。如圖所示,游戲時(shí),游戲者滑動(dòng)屏幕將紙團(tuán)從P點(diǎn)以速度v水平拋向固定在水平地面上的圓柱形廢紙簍,紙團(tuán)恰好沿紙簍的上邊沿入簍并直接打在紙簍的底角。若要讓紙團(tuán)進(jìn)入紙簍中并直接擊中簍底正中間,下列做法可行的是

A. P點(diǎn)將紙團(tuán)以小于v的速度水平拋出

B. P點(diǎn)將紙團(tuán)以大于v的速度水平拋出

C. P點(diǎn)正上方某位置將紙團(tuán)以小于v的速度水平拋出

D. P點(diǎn)正下方某位置將紙團(tuán)以大于v的速度水平拋出

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy平面的四個(gè)象限內(nèi)各有一個(gè)邊長(zhǎng)為L的正方向區(qū)域,其中在第二象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第一、三、四象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均相等,第一象限的、的區(qū)域內(nèi),有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子從坐標(biāo)(L,)處以初速度v0沿x軸負(fù)方向射入電場(chǎng),射出電場(chǎng)時(shí)通過坐標(biāo)(0 ,L)點(diǎn),不計(jì)粒子重力。

(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度大小E

(2)為使粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后途經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)O到達(dá)坐標(biāo)(-L,0)點(diǎn),求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;

(3)求第(2)問中粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到從坐標(biāo)(-L,0)點(diǎn)射出磁場(chǎng)整個(gè)過程所用的時(shí)間。

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