如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上.t=0s时,金

如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上.t=0s时,金

题型:不详难度:来源:
如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上.t=0s时,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合.在力F作用下金属线框由静止开始向左运动.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示.已知金属线框的总电阻为R=4.0Ω.
(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向;
(2)t=5.0s时,金属线框的速度v;
(3)已知在5.0s内力F做功1.92J,那么,金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少?
(4)金属线框即将离开磁场时拉力F的大小.魔方格
答案

(1)金属线框从磁场中向左拉出的过程中,磁通量减小,磁场方向向外,根据楞次定律判断线得知,框中的感应电流方向逆时针方向.
(2)由图读出,t=5.0s时金属线框中的电流为I=0.5A.
由E=BLv,I=
E
R
得,v=
IR
BL
=
5×4
0.8×2.5
m/s=1m/s.
(3)根据能量守恒定律得:
   WF=Q+
1
2
mv2

得线框中产生的焦耳热 Q=WF-
1
2
mv2
=1.92J-
1
2
×0.5×12
J=1.67J
(4)由电流图象可知,感应电流随时间变化的规律:I=0.1t(A)
由感应电流I=
BLv
R
,可得金属框的速度随时间也是线性变化的,v=
IR
BL
=0.2t(m/s)则得知,线框做匀加速直线运动,加速度为a=0.2m/s2
线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动,F-FA=ma
得F=(0.2t+0.1)N
故金属线框即将离开磁场时拉力F的大小为F=0.2×5+0.1(N)=1.1N.
答:
(1)金属线框从磁场中拉出的过程中感应电流方向为逆时针方向;
(2)t=5.0s时,金属线框的速度v是1m/s;
(3)属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是1.67J.
(4)金属线框即将离开磁场时拉力F的大小是1.1N.
举一反三
如图所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻,将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.试解答以下问题.
(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒的速度达到v3=2.5m/s时的加速度是多少?
(4)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒从开始运动到速度v4=2m/s的过程中电阻R产生的热量为6.45J,则该过程所需的时间是多少?魔方格
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电路如图所示.当变阻器R的阻值增大时,R0的电功率______(填:增大、减小或不变),R1的电功率______(填:增大、减小或不变),R2的电功率______(填:增大、减小或不变),R3的电功率______(填:增大、减小或不变).魔方格
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如图所示的电路中,R1是定值电阻,R2是光敏电阻,电源的内阻不能忽略.闭合开关S,当光敏电阻上的关照强度增大时,下列说法中正确的是(  )
A.通过R2的电流减小
B.电源的路端电压减小
C.电容器C所带的电荷量增加
D.电源的效率增大
魔方格
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如图所示,把两个电源的U-I关系曲线取相同的坐标,画在同一坐标系中,由图象可得出的正确结论是(  )
 
魔方格
A.E1=E2,内电阻r1>r2
B.E1=E2,发生短路时I1>I2
C.E1<E2,内电阻r1>r2
D.E1<E2,发生短路时I1>I2
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在图所示的电路中,当开关S闭合时,电路中的电流表和电压表读数的变化是(  )

魔方格
A.两表读数均变大
B.两表读数均变小
C.电流表读数增大,电压表读数减小
D.电流表读数减小,电压表读数增大
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