(15分)如圖所示,水平虛線L1、L2之間是勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向水平向里,磁場(chǎng)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(zhǎng)之比為5:1,高為2h.現(xiàn)使線框AB邊在磁場(chǎng)邊界L1的上方h高處由靜止自由下落,當(dāng)AB邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為0,在DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)前的一段時(shí)間內(nèi),線框做勻速運(yùn)動(dòng)。求:
(1)DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的加速度;
(2)從線框開(kāi)始下落到DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框損失的機(jī)械能和重力做功之比;
(1) (2)
解析試題分析:(1)設(shè)線框質(zhì)量為m、電阻為R,AB長(zhǎng)為l,DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為,此時(shí)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度為3l (1分)
對(duì)線框有:mg-F安=ma , (2分)
DC進(jìn)入磁場(chǎng)前的一段時(shí)間內(nèi),線框做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)切割磁感線的有效長(zhǎng)度為2l (1分)
有: (2分)
解以上三式得: (1分)
(2)設(shè)AB邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0,有效長(zhǎng)度為l,線框加速度為0,有: (2分)
根據(jù)機(jī)械能守恒有: 解得: (2分)
全過(guò)程重力做功 損失的機(jī)械能
根據(jù)能量守恒: (2分)
(1分)
故: (1分)
考點(diǎn):本題考查電磁感應(yīng)定律、能量守恒
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題
如右圖所示,在坐標(biāo)系xOy中,有邊長(zhǎng)為a的正方形金屬線框abcd,其一條對(duì)角線ac和y軸重合、頂點(diǎn)a位于坐標(biāo)原點(diǎn)O處.在y軸的右側(cè)的Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的上邊界與線框的ab邊剛好完全重合,左邊界與y軸重合,右邊界與y軸平行.t=0時(shí)刻,線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)上邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流方向?yàn)檎,則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是下圖中的( )
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1 m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2 T,線圈的電阻為2 Ω,它的引出線接有8 Ω的小電珠L(zhǎng)(可以認(rèn)為電阻為定值)。外力推動(dòng)線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng),便有電流通過(guò)電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)(x取向右為正),求:
(1)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小,并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像(在圖甲中取電流由C向上流過(guò)電珠L(zhǎng)到D為正);
(2)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作用力F的大;
(3)該發(fā)電機(jī)的輸出功率P(摩擦等損耗不計(jì));
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L(zhǎng),一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m.有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終穩(wěn)定為I。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B;
(2)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小;
(3)流經(jīng)電流表電流的最大值。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1=1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角,上端連接阻值R=1.5Ω的電阻;質(zhì)量為m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,距離導(dǎo)軌最上端為L(zhǎng)2=4m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示。(g=10m/s2)
(1)保持ab棒靜止,在0~4s內(nèi),通過(guò)金屬棒ab的電流多大?方向如何?
(2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點(diǎn)施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F,求當(dāng)t=2s時(shí),外力F的大小和方向;
(3)5s后,撤去外力F,金屬棒將由靜止開(kāi)始下滑,這時(shí)用電壓傳感器將R兩端的電壓即時(shí)采集并輸入計(jì)算機(jī),在顯示器顯示的電壓達(dá)到某一恒定值后,記下該時(shí)刻棒的位置,測(cè)出該位置與棒初始位置相距2.4m,求金屬棒此時(shí)的速度及下滑到該位置的過(guò)程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(8分)面積S = 0.2m2、n = 100匝的圓形線圈,處在如圖所示的磁場(chǎng)內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B = 0.02t,R = 3Ω,C = 30μF,線圈電阻r = 1Ω,求:
(1)通過(guò)R的電流大小和方向
(2)電容器的電荷量。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=0.5 m,電阻不計(jì),左端通過(guò)導(dǎo)線與阻值R =2 W的電阻連接,右端通過(guò)導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng),CE長(zhǎng)l ="2" m,有一阻值r ="2" W的金屬棒PQ放置在靠近磁場(chǎng)邊界CD處(恰好不在磁場(chǎng)中).CDEF區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(shí)使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng).已知從t=0開(kāi)始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界EF處的整個(gè)過(guò)程中,小燈泡的亮度沒(méi)有發(fā)生變化,求:
(1)通過(guò)小燈泡的電流.
(2)金屬棒PQ在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37º,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源。現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω,金屬導(dǎo)軌的其它電阻不計(jì),g取10m/s2。已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,試求:
⑴通過(guò)導(dǎo)體棒的電流;
⑵導(dǎo)體棒受到的安培力大;
⑶導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,兩條足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直固定放置,導(dǎo)軌電阻不計(jì),其間距為L(zhǎng)=2m。在兩導(dǎo)軌之間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其方向垂直導(dǎo)軌所在的豎直面水平向外。金屬棒ab的質(zhì)量為m1=2kg,金屬棒cd的質(zhì)量為m2=1kg,ab和cd都與導(dǎo)軌垂直放置,且其長(zhǎng)度剛好都和導(dǎo)軌寬度相同,ab和cd的電阻之和為R=1Ω。開(kāi)始時(shí)使ab和cd都靜止。當(dāng)ab棒在豎直面向上的外力作用下,以加速度大小為a1=1m/s2沿兩導(dǎo)軌所在的豎直面向上開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),cd棒也由靜止釋放。ab棒和cd棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終和導(dǎo)軌垂直,且和導(dǎo)軌接觸良好。重力加速度為g=10m/s2。試求:
(1)當(dāng)cd棒沿兩導(dǎo)軌所在的豎直面向下運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2=2m/s2時(shí),作用在ab棒上的外力大小和回路中的總電功率;
(2)當(dāng)cd棒沿兩導(dǎo)軌所在的豎直面向下運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí),作用在ab棒上的外力大小和回路中的總電功率。
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