如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,置有水平的平行金属导轨,横跨在两导轨间的金属棒ab与导轨接触良好.已知磁场的磁感应强度为B,平行导轨间距为L,闭合回路acdb
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如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,置有水平的平行金属导轨,横跨在两导轨间的金属棒ab与导轨接触良好.已知磁场的磁感应强度为B,平行导轨间距为L,闭合回路acdb
题型:东城区
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如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,置有水平的平行金属导轨,横跨在两导轨间的金属棒ab与导轨接触良好.已知磁场的磁感应强度为B,平行导轨间距为L,闭合回路acdba中的总电阻为R.在金属棒ab以速度v向右匀速运动的过程中,求:
(1)通过金属棒ab中的电流方向;
(2)金属棒ab所受安培力的大小;
(3)闭合回路中消耗的电功率.
答案
(1)根据右手定则判断得知,ab中电流方向为b到a.
(2)金属棒ab产生的感应电动势为 E=BLv
闭合回路中的感应电流为 I=
E
R
=
BLv
R
故金属棒ab所受安培力的大小 F=BIL=BL?
BLv
R
=
B
2
L
2
v
R
(3)闭合回路中消耗的电功率
P=I
2
R=(
BLv
R
)
2
?R=
(BLv
)
2
R
=
B
2
L
2
v
2
R
答:
(1)通过金属棒ab中的电流方向是b到a;
(2)金属棒ab所受安培力的大小为
B
2
L
2
v
R
;
(3)闭合回路中消耗的电功率为
B
2
L
2
v
2
R
.
举一反三
如图所示,两根竖直固定的足够长的金属导轨ad和bc,相距为L;另外两根水平金属杆MN和EF可沿导轨无摩擦地滑动,二者的质量均为m,在两导轨之间部分的电阻均为R(竖直金属导轨的电阻不计);空间存在着垂直于导轨平面的磁场,磁感应强度为B,磁场区域足够大;开始时MN与EF叠放在一起放置在水平绝缘平台上,现用一竖直向上的牵引力使MN杆由静止开始匀加速上升,加速度大小为a,试求:
(1)时间t
0
内流过MN杆的电量(设EF杆还未离开水平绝缘平台);
(2)至少经多长时间EF杆能离开平台.
题型:天津模拟
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如图所示,闭合金属线圈abcd位于水平方向匀强磁场的上方h处,由静止开始下落,再进入磁场,在运动过程中,线圈平面始终和磁场方向垂直,不计空气阻力,那么线框在磁场中可能作的运动是( )
A.加速运动
B.匀速运动
C.减速运动
D.静止状态
题型:不详
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有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图所示,该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极.电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻,若橡胶带匀速运动时,电压表读数为U,求:
(1)橡胶带匀速运动的速率;
(2)电阻R消耗的电功率;
(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功.
题型:重庆
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如图所示,光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内,并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中.有一质量为m的导体棒以初速度v
0
从某位置开始在导轨上水平向右运动,最终恰好静止在A点.在运动过程中,导体棒与导轨始终构成等边三角形回路,且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R,其余电阻不计.则( )
A.该过程中导体棒做匀减速运动
B.该过程中接触电阻产生的热量为
mv
0
2
C.开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积为
S=
D.当导体棒的速度为
v
0
时,回路中感应电流大小为初始时的一半
题型:不详
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边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下,将穿过方向如图所示的有界匀强磁场.磁场范围宽为d(d>L).已知线框进入磁场时恰好匀速.则线框进入磁场的过程和从另一侧出磁场的过程相比较,下列说法正确的是( )
A.线框中感应电流的方向相反
B.所受安培力的方向相反
C.出磁场过程产生的电能一定大于进磁场过程产生的电能
D.出磁场过程中任意时刻的电功率一定大于进磁场时的电功率
题型:镇江模拟
难度:
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