題目列表(包括答案和解析)
(09年普陀區(qū)期末)(10分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.8T,豎直向下穿過(guò)水平放置的矩形線框MNPQ,MN=PQ=2m,MP=NQ=1m,ab是用與線框相同的導(dǎo)線制成,它們單位長(zhǎng)度的電阻R0=0.1/m,不計(jì)摩擦。ab桿從MP處開(kāi)始以v=5m/s 的速度向右勻速滑動(dòng)。
(1)關(guān)于ab桿兩端的電勢(shì)差的討論:
某同學(xué)認(rèn)為:ab桿兩端的電勢(shì)差Uab就是路端電壓,ab桿勻速切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小恒定,且內(nèi)電阻r大小不變。當(dāng)ab桿滑至線框正中間時(shí),外電路電阻最大,此時(shí),Uab有最大值,也即Uab的值是先變大后變小。你認(rèn)為該同學(xué)的判斷是否正確?若他判斷錯(cuò)誤,你重新分析,并確定Uab的大。喝羲呐袛嗾_,請(qǐng)算出Uab的最大值。
(2)關(guān)于線框MNPQ的電功率P的討論:
某同學(xué)認(rèn)為:既然ab桿滑至線框正中間時(shí),路端電壓最大,此時(shí)線框MNPQ的電功率P也最大,所以P的值是先變大后變小。
你認(rèn)為該同學(xué)的判斷是否正確?請(qǐng)作出評(píng)價(jià),并說(shuō)明理由。(不需要定量計(jì)算。)
(18分)如圖所示,兩水平線和分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界,寬度為d,正方形線框abcd由均勻材料制成,其邊長(zhǎng)為L(L<d)、質(zhì)量為m、總電阻為R.將線框在磁場(chǎng)上方高h處由靜止開(kāi)始釋放,已知線框從開(kāi)始下落到完全進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)線框的總電量為q,且ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度相同,求:
(l)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小及ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)ab兩端的電壓;
(2)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框加速度的大小和方向;
(3)整個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程所需的時(shí)間.
1.B.提示:將圓環(huán)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電源模型,如圖
2.CD 3.AD
4.Q=IΔt=或Q=
5.(1)3.2×10-2 N (2)1.28×10-2 J
提示:將電路轉(zhuǎn)換為直流電路模型如圖.
6.(1)電壓表 理由略
(2)F=1.6 N (3)Q=
7.(1)如圖所示,當(dāng)EF從距BD端s處由靜止開(kāi)始滑至BD的過(guò)程中,受力情況如圖所示.安培力:F安=BIl=B
根據(jù)牛頓第二定律:a= ①
所以,EF由靜止開(kāi)始做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)a=0時(shí)速度達(dá)到最大值vm.
由①式中a=0有:Mgsinθ-B
vm=
(2)由恒力F推至距BD端s處,棒先減速至零,然后從靜止下滑,在滑回BD之前已達(dá)最大速度vm開(kāi)始勻速.
設(shè)EF棒由BD從靜止出發(fā)到再返回BD過(guò)程中,轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為ΔE.根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律:
Fs-ΔE=Mvm2 ③
ΔE=Fs-M()2 ④
8.(1)每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
E1=Bl=Bl2ω=×0.4×103×(0.5)2 V=50 V.
(2)兩根棒一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每半根棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同、方向相同(從邊緣指向中心),相當(dāng)于四個(gè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻相同的電池并聯(lián),得總的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻
為E=E1=50 V,r=R0=0.1 Ω
當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí),外電路開(kāi)路,電流表示數(shù)為零,電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì),為50 V.
當(dāng)電鍵S′接通時(shí),全電路總電阻為
R′=r+R=(0.1+3.9)Ω=4Ω.
由全電路歐姆定律得電流強(qiáng)度(即電流表示數(shù))為
I= A=
此時(shí)電壓表示數(shù)即路端電壓為
U=E-Ir=50-12.5×0.1 V=48.75 V(電壓表示數(shù))
或U=IR=12.5×3.9 V=48.75 V
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