如图所示,小灯泡的规格为“2V 4W”,接在光滑水平导轨上,轨距0.1m,电阻不计,金属棒ab垂直搁置在导轨上,电阻为1Ω。整个装置处于磁感应强度B=1T的匀强
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如图所示,小灯泡的规格为“2V 4W”,接在光滑水平导轨上,轨距0.1m,电阻不计,金属棒ab垂直搁置在导轨上,电阻为1Ω。整个装置处于磁感应强度B=1T的匀强
题型:同步题
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如图所示,小灯泡的规格为“2V 4W”,接在光滑水平导轨上,轨距0.1m,电阻不计,金属棒ab垂直搁置在导轨上,电阻为1Ω。整个装置处于磁感应强度B=1T的匀强磁场中。求:
(1)为使小灯泡正常发光,ab的滑行速度为多大?
(2)拉动金属棒ab的外力的功率为多大?
答案
解:要使小灯泡正常发光,灯两端电压应等于其额定值2V,这个电压是由金属棒滑动时产生的感应电动势提供的。金属棒移动时,外力的功率转化为电路上的总电功率
(1)小灯泡的额定电流和电阻分别为
,
设金属棒滑行速度为v,它产生的感应电流为I
感
,式中r为棒的电阻
由I
感
=I,即
=I
得v=
(2)根据能的转化,外力的机械功率等于整个电路中的电功率,所以拉动ab做切割磁感线运动的外力的功率为P
外
=P
电
=I
2
×(R+r)=2
2
×(1+1)W=8 W
举一反三
如图所示,线圈由a位置开始下落,在磁场中受到的磁场力如果总是小于它的重力,则它在a、b、c、d四个位置(在b、d位置时线圈恰好有一半在磁场中)时,加速度的关系为
[ ]
A.a
a
>a
b
>a
c
>a
d
B.a
a
=a
c
>a
b
>a
d
C.a
a
=a
c
>a
d
>a
b
D.a
a
=a
c
>a
b
=a
d
题型:同步题
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如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ 为其边界,OO"为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v
0
向右运动,当运动到关于OO"对称的位置时
[ ]
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为2Blv
0
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
题型:同步题
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如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈I和Ⅱ,分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(I为细导线)、两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈I、Ⅱ落地时的速度大小分别为v
1
、v
2
,在磁场中运动时产生的热量分别为Q
1
、Q
2
。不计空气阻力,则
[ ]
A.v
1
<v
2
,Q
1
<Q
2
B.v
1
=v
2
,Q
1
=Q
2
C.v
1
<v
2
,Q
1
> Q
2
D.v
1
=v
2
,Q
1
<Q
2
题型:同步题
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如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则此过程
[ ]
A.杆的速度最大值为
B.流过电阻R的电量为
C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
题型:同步题
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两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则
[ ]
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向F运动时,流过电阻R的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为
D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
题型:同步题
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