一總電阻為4Ω的長金屬導線做成一半徑為50cm的閉合圓環(huán),水平放置,處在豎直向上的勻強磁場中,磁感強度B=2T。長為1m的金屬桿OA與圓環(huán)良好接觸并繞端點O以角速度100rad/s勻速轉動(O是圓環(huán)的圓心),金屬桿的電阻為4Ω。一金屬平行軌道寬為0.5m,一端與O相連,另一端與環(huán)的C點相連。在軌道上放置一長為1m的金屬桿MN,MN與軌道垂直,其電阻為4Ω。不計一切摩擦和軌道電阻。
(1)用外力使MN保持靜止狀態(tài),求O、A兩點間電勢差大小的范圍。
(2)為使MN處于靜止狀態(tài),應施加的水平外力的最小值;
(3)保持OA勻速轉動的外力的最大功率。
(1) UOA的大小范圍為87.5V~90V(2) 5 N (3) 156.25w
等效電路如圖。
(1)由E=BL2ω可知,
E1=Bω=25V r1=2Ω……………2分
E2=Bω-E1=75V r2=2Ω……………2分
設變阻器滑動頭左邊部分電阻為x,則右邊部分電阻為R1-x
R=+R2=+2=-+3 Ω………………..2分
可得①當x=2Ω時,R具有最大值,Rmax=3Ω,
則回路電流的最小值為Imin==5A
則UOD的最大值為UODM=E1-Iminr1=15V…………………………………2分
②當x=0或4Ω時,R具有最小值,Rmin=2Ω
則回路電流最大值為Imax==6.25A
則UOD的最小值為UODm=E1-Imaxr1=12.5V………………………………….2分
因為UOA=UOD+UDA,而UDA=E2
所以綜上可得,UOA的大小范圍為87.5V~90V…………………………..2分
(2)由(1)可得,Fmin=ImindB=5 N…………………………………….3分
(3)由P=IE得,Pmax=ImaxE1=156.25w………………………………….3分
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科目:高中物理 來源: 題型:
質量為M,電阻為R的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abb´a´。如圖所示,金屬方框水平放在磁極的狹縫間,方框平面與磁場方向平行。設勻強磁場僅存在于相對磁極之間,其他地方的磁場忽略不計?烧J為方框的aa´邊和bb´邊都處在磁極間,極間磁感應強度大小為B。方框從靜止開始釋放,其平面在下落過程中保持水平(不計空氣阻力)
(1)求方框下落的最大速度vm(設磁場區(qū)域在豎直方向足夠長);
(2)當方框下落的加速度為g/2時,求方框的發(fā)熱功率P;
(3)已知方框下落的時間為t時,下落的高度為h,其速度為vt(vt<vm)。求此過程中方框中產生的熱量。(根據能量守恒定律)
(4)若在同一時間t內,方框內產生的熱與一恒定電流I0在該框內產生的熱相同,求恒定電流I0的表達式。
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科目:高中物理 來源:2011-2012學年北京市育園中學高二下學期期中考試物理試題(帶解析) 題型:計算題
質量為M,電阻為R的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abb´a´。如圖所示,金屬方框水平放在磁極的狹縫間,方框平面與磁場方向平行。設勻強磁場僅存在于相對磁極之間,其他地方的磁場忽略不計?烧J為方框的aa´邊和bb´邊都處在磁極間,極間磁感應強度大小為B。方框從靜止開始釋放,其平面在下落過程中保持水平(不計空氣阻力)
(1)求方框下落的最大速度vm(設磁場區(qū)域在豎直方向足夠長);
(2)當方框下落的加速度為g/2時,求方框的發(fā)熱功率P;
(3)已知方框下落的時間為t時,下落的高度為h,其速度為vt(vt<vm)。求此過程中方框中產生的熱量。(根據能量守恒定律)
(4)若在同一時間t內,方框內產生的熱與一恒定電流I0在該框內產生的熱相同,求恒定電流I0的表達式。
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科目:高中物理 來源:2013屆北京市高二下學期期中考試物理試題(解析版) 題型:計算題
質量為M,電阻為R的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abb´a´。如圖所示,金屬方框水平放在磁極的狹縫間,方框平面與磁場方向平行。設勻強磁場僅存在于相對磁極之間,其他地方的磁場忽略不計?烧J為方框的aa´邊和bb´邊都處在磁極間,極間磁感應強度大小為B。方框從靜止開始釋放,其平面在下落過程中保持水平(不計空氣阻力)
(1)求方框下落的最大速度vm(設磁場區(qū)域在豎直方向足夠長);
(2)當方框下落的加速度為g/2時,求方框的發(fā)熱功率P;
(3)已知方框下落的時間為t時,下落的高度為h,其速度為vt(vt<vm)。求此過程中方框中產生的熱量。(根據能量守恒定律)
(4)若在同一時間t內,方框內產生的熱與一恒定電流I0在該框內產生的熱相同,求恒定電流I0的表達式。
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