如圖甲所示,水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置,間距d=0.5 m,電阻不計,左端通過導線與阻值R =2 W的電阻連接,右端通過導線與阻值RL =4 W的小燈泡L連接.在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場,CE長l ="2" m,有一阻值r ="2" W的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處(恰好不在磁場中).CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度B隨時間變化如圖乙所示.在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,在t=4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動.已知從t=0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化,求:
(1)通過小燈泡的電流.
(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大。
(1)0.1A(2) 1m/s
解析試題分析:(1)在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,磁場變化導致電路中產(chǎn)生感應電動勢.
電路為r與R并聯(lián),再與RL串聯(lián),電路的總電阻
=5Ω ①
此時感應電動勢
=0.5×2×0.5V=0.5V ②
通過小燈泡的電流為:=0.1A ③
(2)當棒在磁場區(qū)域中運動時,由導體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,電路為R與RL并聯(lián),再與r串聯(lián),此時電路的總電阻
=2+Ω=Ω ④
由于燈泡中電流不變,所以燈泡的電流IL=0.1A,則流過棒的電流為
=0.3A ⑤
電動勢 ⑥
解得棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小
v=1m/s ⑦
考點:法拉第電磁感應定律的綜合運用。
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
如下圖左所示,豎直放置的螺線管與導線abcd構(gòu)成回路,導線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強磁場,螺線管下方水平桌面上有一導體圓環(huán)。導線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強度分別按下圖右側(cè)A、B、C、D圖線所表示的方式隨時間變化時
(1)導體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力的是 ;
(2)導體圓環(huán)將受到向下的磁場作用力的是 ;
(3)導體圓環(huán)將不受到磁場作用力的是 。
(請?zhí)钊雸D線下方對應的字母)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,AB、CD是處在方向垂直紙面向里、磁感應強度為B1的勻強磁場的兩條金屬導軌(足夠長),導軌寬度為d,導軌通過導線分別與平行金屬板MN相連,有一與導軌垂直且始終接觸良好的金屬棒ab以某一速度沿著導軌做勻速直線運動。在y軸的右方有一磁感應強度為B2的方向垂直紙面向外的勻強磁場,在x軸的下方有一場強為E的方向平行x軸向右的勻強電場,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在M板由靜止經(jīng)過平行金屬板MN,然后以垂直于y軸的方向從F處沿直線穿過y軸,而后從x軸上的G處以與x軸正向夾角為60°的方向進入電場和磁場疊加的區(qū)域,最后到達y軸上的H點。已知OG長為l,不計粒子的重力。求:
(1)金屬棒ab做勻速直線運動速度的大小B?
(2) 粒子到達H點時的速度多大?
(3)要使粒子不能回到y(tǒng)軸邊界, 電場強度以滿足什么條件?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(15分)如圖所示,水平虛線L1、L2之間是勻強磁場,磁場方向水平向里,磁場高度為h.豎直平面內(nèi)有一等腰梯形線框,底邊水平,其上下邊長之比為5:1,高為2h.現(xiàn)使線框AB邊在磁場邊界L1的上方h高處由靜止自由下落,當AB邊剛進入磁場時加速度恰好為0,在DC邊剛進入磁場前的一段時間內(nèi),線框做勻速運動。求:
(1)DC邊剛進入磁場時,線框的加速度;
(2)從線框開始下落到DC邊剛進入磁場的過程中,線框損失的機械能和重力做功之比;
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(11分)圖甲為一研究電磁感應的實驗裝置示意圖,其中電流傳感器(相當于一只理想的電流表)能將各時刻的電流數(shù)據(jù)實時通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給計算機,經(jīng)計算機處理后在屏幕上同步顯示出I-t圖像.足夠長光滑金屬軌道電阻不計,傾角θ=30°.軌道上端連接有阻值R=1.0Ω的定值電阻,金屬桿MN電阻r=0.5Ω,質(zhì)量m=0.4kg,桿長 L=1.0m.在軌道區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場,讓金屬桿從圖示位置由靜止開始釋放,此后計算機屏幕上顯示出如圖乙所示的I-t圖像,設(shè)桿在整個運動過程中與軌道垂直,取g=10m/s2.試求:
(1)t=0.5s時電阻R的熱功率;
(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小;
(3)估算0~1.2s內(nèi)通過電阻R的電荷量大小及在R上產(chǎn)生的焦耳熱.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,半徑為 r、電阻不計的兩個半圓形光滑導軌并列豎直放置,導軌端口所在平面剛好水平。在軌道左上方端口M、N 間接有阻值為R 的小電珠,整個軌道處在磁感應強度為B 的勻強磁場中,兩導軌間距為L,現(xiàn)有一質(zhì)量為 m,電阻也是R 的金屬棒ab 從MN 處由靜止釋放,經(jīng)一定時間到達導軌最低點,此時速度為 v 。
(1)求金屬棒 ab 到達時,受到的安培力的大小和方向。
(2)求金屬棒 ab 從MN 到的過程中,小電珠上產(chǎn)生的熱量。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖甲所示,一足夠長阻值不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ之間的距離L=1.0m,NQ兩端連接阻值R=1.0Ω的電阻,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌所在平面向上,導軌平面與水平面間的夾角θ=30°。一質(zhì)量m=0.20kg,阻值r=0.50Ω的金屬棒垂直于導軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質(zhì)量M=0.60kg的重物P相連。細線與金屬導軌平行。金屬棒沿導軌向上滑行的速度v與時間t之間的關(guān)系如圖乙所示,已知金屬棒在0~0.3s內(nèi)通過的電量是0.3~0.6s內(nèi)通過電量的2/3,g=10m/s2,求:
(1)0~0.3s內(nèi)棒通過的位移;
(2)金屬棒在0~0.6s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)如圖所示,一對光滑的平行金屬導軌固定在同一水平面內(nèi),導軌間距l(xiāng)=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的電阻,一質(zhì)量m=0.1kg,電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導軌上,整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中,磁場的磁感應強度B=0.4T,棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運動,當棒的位移x=9m時撤去外力,棒繼續(xù)運動一段距離后停下來,已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2=2:1,導軌足夠長且電阻不計,棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸,求:
(1)棒在勻加速運動過程中,通過電阻R的電荷量q
(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2
(3)外力做的功WF
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
兩根足夠長的光滑平行直導軌MN、PQ與水平面成θ角放置,兩導軌間距為L,M、P兩點間接有阻值為R的電阻.一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上,并與導軌垂直.整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向上,導軌和金屬桿接觸良好,它們的電阻不計.現(xiàn)讓ab桿由靜止開始沿導軌下滑.
(1)求ab桿下滑的最大速度vm;
(2)ab桿由靜止釋放至達到最大速度的過程中,電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q,求該過程中ab桿下滑的距離x及通過電阻R的電量q.
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