(14分)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=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置
题型:不详难度:来源:
(14分)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=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,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,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ν1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ν2是多少? (3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则从金属棒开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程中所需的时间是多少? |
答案
(1)v1=4m/s(2)v2=3m/s(3)t=0.5s |
解析
解:(1)E=BLV (1分) I= (1分) F安=BIL (1分) 稳定时:F=F安 = B2L2v/R (1分) ∴v1=4m/s (1分) (2)速度稳定时,F=F安(1分) PF = PF安= F安v= B2L2v2/R (2分) PF=18W ∴v2=3m/s (1分) (3)由动能定理得:Pt+W安=mv2 (2分) W安=-Q =-8.6J (2分) ∴t=0.5s (1分) 本题考查的是电磁感应定律和力学综合的问题,根据电磁感应定律和安培力的计算可以得出速度;再根据匀速运动时功率等于瞬时功率可以得出速率;再根据动能定理和功能原理得出最后结果; |
举一反三
如图所示,单匝线圈abcd在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次以速度2v匀速进入同一匀强磁场。第一次与第二次线圈中感应电流之比为 ,回路中产生的焦耳热之比为 。 |
如图所示,当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时,从中释放一颗卫星,卫星与航天飞机保持相对静止,两者用导电缆绳相连,这种卫星称为绳系卫星,利用它可以进行多种科学实验。现有一颗绳系卫星在地球赤道上空由东往西方向运行。卫星位于航天飞机正上方,它与航天飞机间的距离约20km,卫星所在位置的地磁场沿水平方向由南往北约5×10-5T。如果航天飞机和卫星的运行速度约8km/s,则缆绳中的感应电动势大小为 V, 端电势高(填“A”或“B”)。 |
(10分))在如图1所示的电路中,螺线管匝数n = 1500匝,横截面积S = 20cm2。螺线管导线电阻r = 0.60Ω,R1 = 4.0Ω,R2 = 6.0Ω。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图2所示。求: (1)螺线管中产生的感应电动势E; (2)电路中的总电流I; (3)电阻R1、R2消耗的总电功率P。 |
如图所示,在电容器C的两端接有一个圆环形导体回路,在圆环回路所围的面积之内存在着垂直纸面向里的匀强磁场B,已知圆环的半径r=5cm,电容器的电容C=20F,当磁场B以2×10-2T/s的变化率均匀增加时,则电容器的
A.a板带正电,电荷量为×10-9C | B.a板带负电,电荷量为-×10-9C | C.a板带正电,电荷量为×10-6C | D.a板带负电,电荷量为-×10-6C |
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(16分)如图所示,一边长L=10cm的正方形金属导体框abcd,从某一高度h m处开始竖直向下自由下落,其下边进入只有水平上边界的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T。线框进入磁场时,线框平面保持与磁场垂直,线框底边保持水平。已知正方形线框abcd的质量m=0.1kg,电阻R=0.02,自下边ab进入磁场直到上边cd也进入磁场时为止,整个线框恰好能够保持做匀速直线运动。若g=10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)线框下落的高度h; (2)线框在上述进入磁场的过程中感应电流产生的焦耳热Q。 |
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