(14分)如图12所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率=k,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框,将
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(14分)如图12所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率=k,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框,将
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(14分)如图12所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率
=k,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框,将方框固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中.求:
(1)导线中感应电流的大小;
(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.
答案
(1)
(2)
解析
(1)导线框的感应电动势为
E=
①
ΔΦ=
l
2
ΔB ②
导线框中的电流为
I=
③
式中R是导线框的电阻,根据电阻率公式有
R=ρ
④
联立①②③④式,将
=k代入得
I=
⑤
(2)导线框所受磁场的作用力的大小为
F=BIl ⑥
它随时间的变化率为
=Il
⑦
由⑤⑦式得
=
.
举一反三
如图4所示,有一用铝板制成的U型框,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中,使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动,悬挂拉力为F
T
,则( )
A.悬线竖直,F
T
=mg
B.悬线竖直,F
T
>mg
C.悬线竖直,F
T
<mg
D.无法确定F
T
的大小和方向
题型:不详
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如图8所示的电路中,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨下端接有电阻R,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中,电阻可略去不计的金属棒ab质量为m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用,金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑h高度的过程中,以下说法正确的是 ( )
A.作用在金属棒上各力的合力做功为零
B.重力做功将机械能转化为电能
C.重力与恒力F做功的代数和等于电阻R上产生的焦耳热
D.金属棒克服安培力做功等于重力与恒力F做的总功与电阻R上产生的焦耳热之和
题型:不详
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(11分)如图11甲所示,用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈,现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态,已知金属圈的质量为m,半径为r,导线的电阻率为ρ,截面积为S.金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化满足B=kt(k为常量),如图11乙所示.金属圈下半部分在磁场外.若丝线所能承受的最大拉力F
Tm
=2mg,求:从t=0时刻起,经过多长时间丝线会被拉断?
题型:不详
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(12分)如图12所示,两平行长直金属导轨置于竖直平面内,间距为L,导轨上端有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上,并搁在支架上,导轨和导体棒电阻不计,接触良好,且无摩擦.在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B.开始时导体棒静止,当磁场以速度v匀速向上运动时,导体棒也随之开始运动,并很快达到恒定的速度,此时导体棒仍处在磁场区域内,试求:
(1)导体棒的恒定速度;
(2)导体棒以恒定速度运动时,电路中消耗的电功率.
题型:不详
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(14分)在拆装某种大型电磁设备的过程中,需将设备内部的处于强磁场中的线圈先闭合,然后再提升直至离开磁场,操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈.假设
该线圈可简化为水平长为L、上下宽度为d的矩形线圈,其匝数为n,总质量为M,总电阻为R.磁场的磁感应强度为B,如图13所示.开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐,若转动手摇轮轴A,在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场.求此过程中:
(1)流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少 ?
(2)在转动轮轴时,人至少需做多少功?(不考虑摩擦影响)
题型:不详
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