在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同.现线圈
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在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同.现线圈
题型:不详
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在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同.现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,速度为v
1
=10m/s,随后穿过与线圈平面垂直,磁感应强度B=1.0T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,如图(1)所示.已知小车运动(包括线圈)的速度v随车的位移s变化的v-s图象如图(2)所示.求:
(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d
(2)小车的位移s=10cm时线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a
(3)在线圈进入磁场的过程中通过线圈某一截面的电量q
(4)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q
答案
(1)由图可知,从s=5cm开始,线圈进入磁场,线圈中有感应电流,受安培力作用,小车做减速运动,速度v随位移s减小,当s=15cm时,线圈完全进入磁场,线圈中感应电流消失,小车做匀速运动.因此小车的水平长度l=10cm.
当s=30cm时,线圈开始离开磁场,则d=(30-5)cm=25cm
(2)当s=10cm时,由图象中可知线圈右边切割磁感线的速度v
2
=8m/s
由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流I=
E
R
=
nBh
v
2
R
解得:I=
100×1×0.05×8
100
A
=0.4A
此时线圈所受安培力F=πBIh=100×1×0.4×0.05N=2N
小车的加速度 a=
F
(M+m)
=
2
1.2
m/
s
2
=1.67m/s
2
(3)q=
△Φ
R
=
nBh△s
R
解得:q=
100×1×0.05×0.1
100
C
=5×10
-3
C
(4)由图象可知,线圈左边离开磁场时,小车的速度为v
3
=2m/s.
线圈进入磁场和离开磁场时,克服安培力做功,线圈的动能减少,转化成电能消耗在线圈上产生电热.
Q=
1
2
(M+m)(v
21
-v
23
)
解得线圈电阻发热量Q=57.6J
答:
(1)小车的水平长度l为10cm,磁场的宽度d为25cm.
(2)小车的位移s=10cm时线圈中的电流大小I为0.4A,此时小车的加速度a为1.67m/s
2
.
(3)在线圈进入磁场的过程中通过线圈某一截面的电量q为
100×1×0.05×0.1
100
C
.
(4)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q为57.6J.
举一反三
如图所示电路中,电源的内电阻为r,R
1
、R
3
、R
4
均为定值电阻,电表均为理想电表.闭合电键S,当滑动变阻器R
2
的滑动触头向右滑动时,下列说法中正确的是( )
A.R
1
两端的电压变大
B.电流表的示数变小
C.R
1
中电流的变化量大于R
4
中电流的变化量
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比小于电源的内电阻r
题型:宝山区一模
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|
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如图甲所示,x轴沿水平方向,有一用钕铁硼材料制成的圆柱形强磁体M,其圆形端面分别为N极和S极,磁体的对称中心置于x轴的原点O.现有一圆柱形线圈C从原点O左侧较远处开始沿x轴正方向做匀速直线运动,圆形线圈的中心轴始终与x轴重合,且其圆面始终与x轴垂直,在线圈两端接一阻值R=500Ω的定值电阻.现用两个传感器,一个测得通过圆环的磁通量随圆环位置的变化图象,如图乙所示,另一个测得R两端的电压随时间变化的图象,如图丙所示.已知在乙图象的图线上x=6mm的点的切线斜率最大,丙图中时刻6s到10s之间的图线是直线.则圆形线圈做匀速直线运动的速度大小是______mm/s,6s至8s期间流过电阻R的电量是______C.
题型:宝山区一模
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|
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如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一竖直面上,两导轨间距d=1m,电灯L的电阻R=4Ω,导轨上放一质量m=1kg、电阻r=1Ω的金属杆,长度与金属导轨等宽,与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里.现用一拉力F沿竖直方向拉杆,使金属杆由静止开始向上运动,经3s上升了4m后开始做匀速运动.图乙所示为流过电灯L的电流平方随时间变化的I
2
-t图线,取g=10m/s
2
.求:
(1)3s末金属杆的动能;
(2)3s末安培力的功率;
(3)4s内拉力F做的功.
题型:不详
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如图所示,直线A为某电源的U-I图线,直线B为电阻R的U-I 图线,求:
(1)电源的电动势和内阻分别是多大?
(2)当用此电阻R和该电源组成的闭合电路时,该电源的输出功率为多少?
(3)若接入该电源的外电阻是一个最大阻值是2Ω的滑动变阻器,则滑动变阻器的阻值多大时,其消耗的功率最大.
题型:不详
难度:
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如图所示,一边长为L的正方形导线框,匀速穿过宽2L的匀强磁场区域.取它刚进入磁场的时刻为t=0,则在下图中,能正确反映线框感应电流i随时间t变化规律的是(规定线框中电流沿逆时针方向为正)( )
A.
B.
C.
D.
题型:佛山二模
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