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7.如圖甲所示(俯視圖),相距為d=0.2m的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌一部分處在以O(shè)O′為右邊界的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=3.0T,方向垂直導(dǎo)軌平面向下,導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R=1.0Ω,導(dǎo)軌電阻忽略不計,在距邊界OO′為L=0.1m處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m=0.1kg、電阻不計的金屬桿ab.
(1)若金屬桿ab固定在導(dǎo)軌上的初始位置,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在△t=0.1s內(nèi)由3.0T均勻減小到零,求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度保持3.0T不變,金屬桿ab在恒力作用下從初始位置由靜止開始向右運(yùn)動3L距離,其v-x的關(guān)系圖象如圖乙所示,金屬桿ab在剛要離開磁場時流過電阻R的電流大小以及此過程中導(dǎo)體棒ab克服安培力所做的功W.

分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,根據(jù)閉合電路的歐姆定律求解通過R的電流強(qiáng)度,根據(jù)焦耳定律計算電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱;
(2)計算出ab桿剛要離開磁場時通過R的電流,由動能定理和功能關(guān)系求解此過程中克服阿麗做的功.

解答 解:(1)此過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=Φt=BtLd=0.6V,
通過R的電流強(qiáng)度為I=E1R=0.61A=0.6A,
此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為:Q1=I21Rt=0.62×1×0.1J=0.036J;
(2)ab桿剛要離開磁場時,感應(yīng)電動勢:E2=Bdv1=0.6V,
此時通過R的電流為I2=E2R=0.61A=0.6A,
ab桿離起始位置的位移從L到3L的過程中,由動能定理可得:
F(3L-L)=12mv2212mv21,
ab桿在磁場中由起始位置發(fā)生位移L的過程中,根據(jù)功能關(guān)系可得:
FL-W=12mv21-0,
解得此過程中克服阿麗做的功W=mv223v214=0.325J.
答:(1)此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.036J;
(2)金屬桿ab在剛要離開磁場時流過電阻R的電流大小為0.6A,此過程中導(dǎo)體棒ab克服安培力所做的功W為0.325J.

點評 對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點是分析安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題,根據(jù)平衡條件列出方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題,根據(jù)動能定理、功能關(guān)系等列方程求解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

10.如圖所示,傾角為θ的光滑斜面上有一質(zhì)量為m的正方形線圈,線圈的邊長為L,每條邊的電阻均為R.ABCD是勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁場的方向垂直于斜面向上(圖中未畫出).AB與CD之間的距離為L,AB與cd之間的距離也為L,線框abcd由圖示位置從靜止開始下滑,重力加速度為g,求:
(1)當(dāng)cd邊進(jìn)入磁場后線框恰好做勻速直線運(yùn)動,線框做勻速運(yùn)動速度的大�。�
(2)從線圈進(jìn)入磁場到cd邊剛好到達(dá)CD位置,穿過線圈某橫截面的電荷量.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.若采用圖中甲、乙兩種實驗裝置來驗證動量守恒定律(圖中小球半徑相同,質(zhì)量均為已知,且mA>mB,B、B′兩點在同一水平線上),下列說法正確的是( �。�
A.采用圖甲所示的裝置,必須測量OB、OM、OP和ON的距離
B.采用圖乙所示的裝置,必須測量OB、B′N、B′P和B′M的距離
C.采用圖甲所示裝置,若mA•ON=mA•OP+mB•OM,則表明此碰撞動量守恒
D.采用圖乙所示裝置,若1BN=1BM+1BP,則表明此碰撞機(jī)械能守恒

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.如圖是研究光電效應(yīng)的實驗裝置,用一定頻率的光照射陰極K,當(dāng)滑片P處于圖示位置時,電流表的示數(shù)不為零,為使電流表示數(shù)減小,下列辦法可行的是( �。�
A.將滑片P向右移動B.減小入射光的強(qiáng)度
C.換用電動勢更大的電源D.將電源的正、負(fù)極對調(diào)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.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L=0.5m,電阻不計,右端通過導(dǎo)線與小燈泡連接.在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,CE長x=2m,有一阻值r=0.5Ω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(yīng)強(qiáng)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(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動.已知從t=0開始到金屬棒運(yùn)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,且此狀態(tài)下小燈泡阻值R=2Ω,求:
(1)通過小燈泡的電流.
(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動的速度大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.如圖所示,質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩物塊用輕線連接放在傾角為θ的粗糙斜面上,A、B與斜面的摩擦因數(shù)均為μ,用始終平行于斜面向上的恒力F拉A,使它們沿斜面勻加速上升,為了增加輕線上的張力,可行的辦法是( �。�
A.增大B的質(zhì)量mBB.增大斜面傾角θ
C.增大拉力FD.增大兩物體與斜面間的摩擦因數(shù)μ

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

19.如圖所示,水平地面上方MN邊界左側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場和沿豎直方向的勻強(qiáng)電場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T,邊界右側(cè)離地面高h(yuǎn)=0.45m處有光滑絕緣平臺,右邊有一帶正電的a球,質(zhì)量ma=0.1kg、電量q=0.1C,以初速度v0=9m/s水平向左運(yùn)動,與大小相同但質(zhì)量為mb=0.05kg靜止于平臺左邊緣的不帶電的絕緣球b發(fā)生彈性正碰,碰后a球恰好做勻速圓周運(yùn)動,兩球均視為質(zhì)點,g取10m/s2.(答案保留兩位有效數(shù)字)求:
(1)電場強(qiáng)度的大小和方向;
(2)碰后兩球分別在電磁場中運(yùn)動的時間;
(3)碰后兩球落地點的相距多遠(yuǎn).

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.下列計時數(shù)據(jù)指時間間隔的是( �。�
A.某中學(xué)下午14:10上第五節(jié)課
B.中央電視臺的新聞聯(lián)播19:00點開播
C.某校班級籃球賽于近段時間每周日上午8:00開始
D.劉翔在第28屆奧運(yùn)會上,以12.91s的成績獲得ll0m欄冠軍

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

17.如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌相距L=1m,金屬導(dǎo)軌由傾斜與水平兩部分組成,傾斜部分與水平方向的夾角為θ=37°,整個裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中.金屬棒EF和MN的質(zhì)量均為m=0.2kg,電阻均為R=2Ω.EF置于水平導(dǎo)軌上,MN置于傾斜導(dǎo)軌上,兩根金屬棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.現(xiàn)在外力作用下使EF棒以速度v0=4m/s向左勻速運(yùn)動,MN棒恰能在傾斜導(dǎo)軌上保持靜止?fàn)顟B(tài).傾斜導(dǎo)軌上端接一阻值也為R的定值電阻.重力加速度g=10m/s2
(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;
(2)若將EF棒固定不動,將MN棒由靜止釋放,MN棒沿斜面下滑距離d=5m時達(dá)到穩(wěn)定速度,求此過程中通過MN棒的電荷量;
(3)在(2)過程中,整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱.

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同步練習(xí)冊答案
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