(07。廣東物理卷)如圖(a)所示,一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0,左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t),如圖(b)所示,兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端,放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab,與導(dǎo)軌左段形成閉合回路。從金屬棒下滑開始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g

(1)問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變?為什么?

(2)求0到時(shí)間t0內(nèi),回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。

(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

(1)感應(yīng)電流的大小和方向均不發(fā)生改變,因?yàn)榻饘侔艋綀A弧任意位置時(shí),回路中磁通量的變化率相(2)  (3)Ⅰ。當(dāng),I=0;

Ⅱ。當(dāng),,方向?yàn)?i>a→b;

Ⅲ。當(dāng),,方向?yàn)?i>b→a。


解析:

本題考查了考生對(duì)電磁學(xué)、力學(xué)基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解。

(1)感應(yīng)電流的大小和方向均不發(fā)生改變,因?yàn)榻饘侔艋綀A弧任意位置時(shí),回路中磁通量的變化率相同。  

(2)0到時(shí)間t0內(nèi),設(shè)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E0,感應(yīng)電流為I,感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱為Q,由法拉第電磁感應(yīng)定律:E0==L2。根據(jù)閉合電路歐姆定律: I=,由焦耳定律及以上兩式有:Q = I 2R t0=。

(3)設(shè)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)B0一瞬間的速度為v。金屬棒在圓弧下滑的過(guò)程中,機(jī)械能守恒:。在很短時(shí)間t內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)B0瞬間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,則:  E=,=v      。由閉合電路歐姆定律及以上兩式,求得感應(yīng)電流:

根據(jù)上式討論:                                                 

Ⅰ。當(dāng),I=0;

Ⅱ。當(dāng),,方向?yàn)?i>a→b;

Ⅲ。當(dāng),方向?yàn)?i>b→a。

失分陷阱   分析在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向容易出錯(cuò)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

    (07年廣東卷)  帶電粒子的荷質(zhì)比是一個(gè)重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),探究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響,以求得電子的荷質(zhì)比,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

   

      ①他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:

      A、首先在兩極板M1M2之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng),開啟陰極射線管電源,發(fā)射的電子從兩極板中央通過(guò),在熒幕的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn);

      B、在M1M2兩極板間加合適的電場(chǎng):加極性如圖所示的電壓,并逐步調(diào)節(jié)增大,使熒幕上的亮點(diǎn)逐漸向熒幕下方偏移,直到熒幕上恰好看不見亮點(diǎn)為止,記下此時(shí)外加電壓為U。請(qǐng)問(wèn)本步驟目的是什么?

      C、保持步驟B中的電壓U不變,對(duì)M1M2區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)B,使熒幕正中心重現(xiàn)亮點(diǎn),試問(wèn)外加磁場(chǎng)的方向如何?

 ②根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,同學(xué)們正確推算處電子的荷質(zhì)比與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為。一位同學(xué)說(shuō),這表明電子的荷質(zhì)比將由外加電壓決定,外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大,你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎?為什么?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(07。廣東物理卷)如圖(a)所示,一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng),右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0,左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t),如圖(b)所示,兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端,放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab,與導(dǎo)軌左段形成閉合回路。從金屬棒下滑開始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g

(1)問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變?為什么?

(2)求0到時(shí)間t0內(nèi),回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。

(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間,回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

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