如图甲,在水平桌面上固定着两根相距0.2m,相互平行的无电阻轨道P和轨道一端固定一根电阻为0.0l Ω的导体棒a,轨道上横置一根质量为40g、电阻为0.0lΩ的
题型:不详难度:来源:
如图甲,在水平桌面上固定着两根相距0.2m,相互平行的无电阻轨道P和轨道一端固定一根电阻为0.0l Ω的导体棒a,轨道上横置一根质量为40g、电阻为0.0lΩ的金属棒b,两棒相距0.2m.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中.开始时,磁感应强度B0="0.10" T(设棒与轨道间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,g取10 m/s2)
(1)若从t=0开始,磁感应强度B随时间t按图乙中图象所示的规律变化,求在金属棒b开始运动前,这个装置释放的热量是多少? (2)若保持磁感应强度B0的大小不变,从t=0时刻开始,给b棒施加一个水平向右的拉力,使它做匀加速直线运动.此拉力F的大小随时间t变化关系如图丙所示.求匀加速运动的加速度及b棒与导轨间的滑动摩擦力. |
答案
(1)0.036J(2)a=5m/s2 f=0.2N |
解析
试题分析:(1)当磁感应强度均匀增大时,闭合电路中有恒定的感应电流I,以b棒为研究对象,它受到的安培力逐渐增大,静摩擦力也随之增大,当磁感应度增大到b所受安培力F与最大静摩擦力f相等时开始滑动. 感应电动势:E= I= 棒b将要运动时,有f=BtIL ∴Bt= 根据Bt=B0+,得t=1.8s 回路中产生焦耳热为Q=I22rt=0.036J (2)由图象可得到拉力F与t的大小随时间变化的函数表达式为 F=F0+ 当b棒匀加速运动时,根据牛顿第二定律有: F-f-F安=ma F安=B0IL I= v=at ∴F安= 联立可解得F=f+ma+ 将据代入,可解得a=5m/s2 f=0.2N 考点: 点评:本题是力学和电磁学的综合题,综合运用了电磁感应定律、能量守恒定律以及共点力平衡问题, |
举一反三
如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=1350。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )
A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB | B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB | C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB | D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB |
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在图所示的四幅图中,正确标明了通电导线所受安培力F方向的是 |
如图所示,一矩形线圈位于xOy平面内,线圈的四条边分别与x、y轴平行,线圈中的电流方向如图,线圈只能绕Ox轴转动.欲使线圈转动起来,则空间应加的磁场是: A.方向沿x轴的恒定磁场. | B.方向沿y轴的恒定磁场. | C.方向沿z轴的恒定磁场. | D.方向沿z轴的变化磁场. |
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如图所示,正方形导线框ABCD每边长L=0.2m,线框电阻R=0.1Ω,质量m=0.1kg。物体M的质量为0.3kg。匀强有界磁场高也为L=0.2m,B=0.5T。物体M放在光滑斜面上,斜面倾角为30°。物体从静止开始下滑,当线框AD边进入磁场时,恰好开始做匀速运动。求:(g取10m/s2)
(1)线框做匀速运动的速度大小; (2)线框做匀速运动过程中,物体M对线框做的功; (3)线框做匀速运动过程中,若与外界无热交换,线框内能的增量。 |
如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流时,导线的运动情况是(从上往下看)( )
A.顺时针方向转动,同时下降 | B.顺时针方向转动,同时上升 | C.逆时针方向转动,同时下降 | D.逆时针方向转动,同时上升 |
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