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8.如圖所示,空間存在寬度為d的水平方向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,P、Q為磁場的上下水平邊界,efgh為用粗細(xì)均勻的同種金屬材料繞制的正方形單匝線框,線框的質(zhì)量為m,電阻為R,邊長為L,且L<d.現(xiàn)將線框從圖示位置距離磁場上邊界為d的高度處由靜止開始釋放,當(dāng)線框的gh邊剛出磁場時(shí),線框恰做勻速運(yùn)動,已知線框運(yùn)動過程中g(shù)h邊始終保持水平且不轉(zhuǎn)動.不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.求:
(1)線框的gh邊剛進(jìn)入磁場時(shí)gh兩點(diǎn)間的電壓U;
(2)線框進(jìn)入磁場的過程中通過線框?qū)Ь€截面的電量q;
(3)線框穿越磁場的全過程中產(chǎn)生的電熱Q.

分析 (1)先由自由落體運(yùn)動的規(guī)律求出線框gh邊剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度,由E=BLv求線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,再求解gh兩點(diǎn)間的電壓U.
(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電量公式求解.
(3)根據(jù)平衡條件求出線框剛出磁場時(shí)的速度,再由能量守恒定律求電熱Q.

解答 解:(1)線框的gh邊剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度 v=2gd
gh邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=BLv
gh兩點(diǎn)間的電壓 U=34E=34BL2gd
(2)線框進(jìn)入磁場的過程中通過線框?qū)Ь€截面的電量 q=¯It=BL¯vtR=BL2R
(3)設(shè)線框的gh邊剛出磁場的速度為v′.
由于線框勻速運(yùn)動,則由平衡條件有 mg=BIL
又 I=BLvR
可得 v′=mgRB2L2
對兩個(gè)過程,由能量守恒定律得
   mg•3d=12mv2+Q
解得 Q=3mgd-2m3g2R2B4L4
答:
(1)線框的gh邊剛進(jìn)入磁場時(shí)gh兩點(diǎn)間的電壓U是34BL2gd
(2)線框進(jìn)入磁場的過程中通過線框?qū)Ь€截面的電量q是BL2R;
(3)線框穿越磁場的全過程中產(chǎn)生的電熱Q是3mgd-2m3g2R2B4L4

點(diǎn)評 本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)相結(jié)合的題目,分析清楚線框運(yùn)動過程,靈活推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系、電量與磁通量變化的關(guān)系是關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.(1)在研究平拋物體運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中.用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長l=1.25cm,若小球在平拋運(yùn)動途中的幾個(gè)位置如圖甲中的abcd所示,則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0=2gl(用l、g表示),其值是0.7m/s(取g=9.8m/s2).
(2)做物體平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)時(shí),只畫出了如圖乙所示的一部分曲線,在曲線上取ABC三點(diǎn),測得它們的水平距離為△x=0.2m,豎直距離h1=0.1m,h2=0.2m,試由圖示求出平拋物體的初速度v0=2m/s.(g取10m/s2).

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

19.如圖1,某實(shí)驗(yàn)小組利用長木板、實(shí)驗(yàn)小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及鉤碼等實(shí)驗(yàn)裝置來探究質(zhì)量一定時(shí),物體的加速度與細(xì)繩拉力之間的關(guān)系.

(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是C
A.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運(yùn)動
B.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運(yùn)動
C.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動
D.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動
(2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于(填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”)小車的質(zhì)量;每次改變小車質(zhì)量(或鉤碼質(zhì)量)時(shí),不需要(填“需要”或“不需要”)重新平衡摩擦力.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到圖2的a-F圖象,可能是圖中的圖線丙.(選填“甲”、“乙”、“丙”)
(4)如圖3所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,紙帶中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出.由此可求得小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)的速度大小為0.31 m/s,小車的加速度大小0.49m/s2.(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.如圖所示,abcd四邊形閉合線框,a、b、c三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0,L,0),(L,L,0),(L,0,0).整個(gè)空間處于沿y軸正方向的均強(qiáng)磁場中,通入電流I,方向如圖所示,關(guān)于四邊形的四條邊所受到安培力,下列敘述中正確的是( �。�
A.ab變受的安培力方向沿著z軸負(fù)方向
B.ab邊與bc邊受到的安培力大小相等
C.ad邊不受安培力作用
D.cd邊受到的安培力最大

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.一物體自高處做自由落體運(yùn)動,下落的高度為h,下落的時(shí)間為t,關(guān)于重力對物體所做的功,下列說法中正確的是( �。�
A.運(yùn)動的前t2時(shí)間內(nèi)重力做的功較多
B.運(yùn)動的后t2時(shí)間內(nèi)重力做的功比前t2內(nèi)重力做的功多
C.運(yùn)動的前t2和后t2內(nèi)重力做的功相等
D.運(yùn)動的前t2和后t2內(nèi)重力的功率相等

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面上某處,一小車拖著穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下,如圖甲所示.圖乙是打出的紙帶的一段.(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間)

(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz,利用圖乙給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a=3.89m/s2
(2)為了求出小車在下滑過程中所受的阻力,還需要測量的物理量有小車質(zhì)量m
斜面上任意兩點(diǎn)間距離l及這兩點(diǎn)的高度差h,用測得的量及加速度表示小車所受阻力的計(jì)算式f=mghLma
(3)利用以上所提供的器材和測得的量能否探究恒力做功與小車動能變化的關(guān)系,如能,請你設(shè)計(jì)一個(gè)“恒力做功與小車動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案.(只需要簡述)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.在水平桌面上放一木塊,用從零開始均勻增大的水平拉力F拉著木塊沿桌面運(yùn)動,則木塊所受到的摩擦力Ff隨拉力F變化的圖象是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.如圖甲所示,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3:1,L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9V,6W”的相同燈泡,各電表均為理想交流電表,輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示.則以下說法中正確的是( �。�
A.電壓表的示數(shù)為36V
B.電流表的示數(shù)為2A
C.四只燈泡均能正常發(fā)光
D.變壓器副線圈兩端交變電流的頻率為25Hz

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,t=0.1s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示.已知P是傳播介質(zhì)中坐標(biāo)為2.5m處的一個(gè)質(zhì)點(diǎn).
①試判斷在t=0.1時(shí)刻與P相距5m處的質(zhì)點(diǎn)的振動方向;
②求該波傳播的速度.

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