【題目】如圖(甲)所示,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于紙面,在紙面內(nèi)固定一條以O點為圓心、半徑為L的圓弧形金屬導(dǎo)軌,長也為L的導(dǎo)體棒OAO點以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,棒的A端與導(dǎo)軌接觸良好,OA、導(dǎo)軌、電阻R構(gòu)成閉合電路。

1)試根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n,證明導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BωL2。

2)某同學(xué)設(shè)計了一種帶有閃爍燈的自行車后輪,如圖(乙)所示,車輪與輪軸之間均勻地連接4根金屬條,每根金屬條中間都串接一個小燈,阻值為R=0.3Ω并保持不變,車輪半徑r1=0.4m,輪軸半徑可以忽略。車架上固定一個強磁鐵,可形成圓心角為θ=60°的扇形勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度B=2.0T,方向如圖(乙)所示。若自行車前進時,后輪順時針轉(zhuǎn)動的角速度恒為ω=10rad/s,不計其它電阻和車輪厚度。求金屬條ab進入磁場時,ab中感應(yīng)電流的大小和方向。

3)上問中,已知自行車牙盤半徑r2=12cm,飛輪半徑r3=6cm,如圖(丙)所示。若該同學(xué)騎車時每分鐘踩踏腳板60圈,車輛和人受到外界阻力的大小恒為10N,他騎10分鐘的時間內(nèi)一共需要對自行車做多少功?

【答案】(1)證明見解析;(2)ab中的電流方向為ba,大小為4A;(3)需要對自行車做功3.42×104J

【解析】

1)設(shè)金屬棒OAΔt時間內(nèi)掃過的面積為ΔS,則:;

磁通改變量為:ΔΦ=BΔS=

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得到為:E==

2)根據(jù)右手定則知:ab中的電流方向為ba,

ab相當于電源,電動勢:E===1.6V

只有切割磁感線的部分產(chǎn)生電動勢,電路的結(jié)構(gòu)為切割磁感線的部分與其余的部分串聯(lián),所以電路總電阻為:==0.4Ω

通過ab中的電流:=4A

3)該同學(xué)騎車時每分鐘踩踏腳板60圈,則轉(zhuǎn)速:=1r/s

后輪轉(zhuǎn)速:n2=2n1=2r/s,

后輪角速度為:ω=2πn2=2π×2=4πrad/s

車速為:v=ωr1=4π×0.4=1.6πm/s

電動勢為:

代入數(shù)據(jù)可得:E′=0.64π V

總的電功率為:P=

代入數(shù)據(jù)可得:P=W

總的焦耳熱為:Q=

代入數(shù)據(jù)可得:Q=4.04×103J

克服阻力做功為:

代入數(shù)據(jù)可得:J

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為1500 kg的汽車在平直的公路上運動,vt圖象如圖所示,下列選項中哪個不能求出 (  )

A. 025 s內(nèi)合外力對汽車所做的功

B. 25 s內(nèi)汽車的平均速度

C. 1525 s內(nèi)汽車的加速度

D. 1525 s內(nèi)汽車所受的阻力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平粗糙傳送帶AB距離地面的高度為h,以恒定速率v0順時針運行.甲、乙兩滑塊(可視為質(zhì)點)之間夾著一個壓縮輕彈 簧(長度不計),在AB的正中間位置輕放它們時,彈簧立即彈開,兩滑塊以相同的速率分別向左、右運動.下列判斷不正確的是:

A.甲、乙滑塊可能同時從A、B兩端離開傳送帶

B.甲、乙滑塊剛離開彈簧時可能一個減速運動、一個加速運動

C.甲、乙滑塊可能落在傳送帶的左右兩側(cè),但距釋放點的水平距離一定不相等

D.甲、乙滑塊可能落在傳送帶的同一側(cè),且距釋放點的水平距離相等

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】20分)下暴雨時,有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為θ=37°sin37°=)的山坡C,上面有一質(zhì)量為m的石板B,其上下表面與斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),AB均處于靜止狀態(tài),如圖所示。假設(shè)某次暴雨中,A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊),在極短時間內(nèi),AB間的動摩擦因數(shù)μ1減小為B、C間的動摩擦因數(shù)μ2減小為0.5A、B開始運動,此時刻為計時起點;在第2s末,B的上表面突然變?yōu)楣饣?/span>μ2保持不變。已知A開始運動時,AB下邊緣的距離l=27m,C足夠長,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求:

1)在0~2s時間內(nèi)AB加速度的大;

2AB上總的運動時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用圖2裝置做驗證機械能守恒定律實驗。

①為驗證機械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點間的_______。

A.動能變化量與勢能變化量

B.速度變化量和勢能變化量

C.速度變化量和高度變化量

②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是_________

A.交流電源

B.刻度尺

C.天平(含砝碼)

③實驗中,先接通電源,再釋放重物,得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C,測得它們到起始點O的距離分別為hA、hBhC。

已知當?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打點到打點的過程中,重物的重力勢能變化量_____,動能變化量_____。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】所圖所示,匝數(shù)N=100、截面積s=1.0×10-2m2、電阻r=0.15Ω的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的隨時間均勻增加的勻強磁場B1,其變化率k=0.80T/s。線圈通過開關(guān)S連接兩根相互平行、間距d=0.20m的豎直導(dǎo)軌,下端連接阻值R=0.50Ω的電阻。一根阻值也為0.50Ω、質(zhì)量m=1.0×10-2kg的導(dǎo)體棒ab擱置在等高的擋條上。在豎直導(dǎo)軌間的區(qū)域僅有垂直紙面的不隨時間變化的勻強磁場B2。接通開關(guān)S后,棒對擋條的壓力恰好為零。假設(shè)棒始終與導(dǎo)軌垂直,且與導(dǎo)軌接觸良好,不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻。

(1)求磁感應(yīng)強度B2的大小,并指出磁場方向;

(2)斷開開關(guān)S后撤去擋條,棒開始下滑,經(jīng)t=0.25s后下降了h=0.29m,求此過程棒上產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光電效應(yīng)實驗中,某同學(xué)按如圖方式連接電路,用同一種材料在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示.則可判斷出( )

A. 甲光的頻率大于乙光的頻率

B. 乙光的波長小于丙光的波長

C. 僅將滑動變阻器的觸頭向右滑動,則微安表的示數(shù)可能為零

D. 甲光的光強大于乙光的光強

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積)。為了簡化,假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道,其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c.流量計的兩端與輸送流體的管道相連接(圖中虛線)。圖中流量計的上下兩面是金屬材料,前后兩面是絕緣材料,F(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場方向垂直于前后兩面。當導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時,在管外將流量計上、下兩表面分別與一電壓表(內(nèi)阻很大)的兩端連接,U表示測得的電壓值。則可求得流量為( 。

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用圖示裝置來驗證機械能守恒定律、實驗前首先用游標卡尺測量出小球的直徑為d,然后調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束,實驗時通過斷開電磁鐵開關(guān)使小球從A點下落,經(jīng)過光電門B,記錄擋光時間t,測出小球在AB間下落的距離h.接著豎直平移光電門B,重復(fù)上述步驟,測得多組h及相應(yīng)的t,已知當?shù)刂亓铀俣葹?/span>g。

(1)小球通過光電門速度的表達式為v=___________

(2)小輝根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪出-h圖象,能否僅依據(jù)圖象是過原點的直線就得出機械能守恒的結(jié)論?___________(填寫不能”),理由是___________。

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