(12分)如图所示,由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd,总电阻为R,边长为L.现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2L、磁感应强度为B的匀强磁场区域,
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(12分)如图所示,由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd,总电阻为R,边长为L.现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2L、磁感应强度为B的匀强磁场区域,
题型:不详
难度:
来源:
(12分)如图所示,由均匀电阻丝做成的正方形线框
abcd
,总电阻为
R
,边长为
L
.现将线框以与
ab
垂直的速度
v
匀速穿过一宽度为2
L
、磁感应强度为
B
的匀强磁场区域,整个过程中
ab、cd
两边始终保持与边界平行.令线框的
cd
边刚与磁砀左边界重合时
t
=0,电流沿
abcda
流动的方向为正.
(1)在下图中画出线框中感应电流随时间变化的图象;
(2)求整个过程中线框产生的焦耳热;
(3)求线框出磁场的过程中流过线框的电量.
答案
(1)如图所示 (2)Q=2B
2
L
3
v/R (3)q=BL
2
/R
解析
(1)线框进入磁场时,产生感应电流的大小为
,根据右手定则可知电流方向为adcba,与正方向相反,运动时间
,当线框全部进入磁场时,感应电流为零运动时间
,线框出磁场时感应电流的大小为
,根据右手定则可知电流方向为abcda,与正方向相同,运动时间
,感应电流随时间变化的关系如下图所示
(2)整个过程中线框产生的焦耳热,即为克服安培力做的功,安培力大小恒定为
,焦耳热
(3)线框出磁场的过程中流过线框的电量
举一反三
如右图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角。两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v
0
从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中,金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,且轨道与金属杆的电阻均忽略不计,则( )
A.返回出发点时棒ab的速度小于v
0
B.上滑到最高点的过程中克服安培力做功等于
C.上滑到最高点的过程中电阻R上产生的焦耳热等于
D.金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R的热功率相同
题型:不详
难度:
|
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如右图所示,一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上,并与之接触良好,棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未画出),导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直与导轨所在平面,开始时,给导体棒一个平行于导轨的初速度v
0
,在棒的运动速度由v
0
减小至v
1
的过程中,通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变,导体棒一直在磁场中运动,若不计导轨电阻,则下述判断和计算结果正确的是 ( )
A.导体棒做匀减速运动
B.在此过程中导体棒上感应电动势的平均值为
C.在此过程中负载电阻上消耗的平均功率为
D.因为负载电阻的值不能确定,所以上述结论都不对
题型:不详
难度:
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如下图所示,MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨,O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内,并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过O点的虚线即为磁场的左边界)。质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触,并在绝缘弹簧S的作用下从距离O点L
0
处沿导轨以速度v
0
向左匀速运动。磁感应强度大小为B,方向如图。当导体棒运动到O点时,弹簧恰好处于原长,导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。求:
小题1:导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电流大小;
小题2:导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量;
小题3:从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中,导体棒ab中产生的热量。
题型:不详
难度:
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如下图甲所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α,导轨电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R,另有一条纸带固定金属棒ab上,纸带另一端通过打点计时器(图中未画出),且能正常工作。在两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻R
L
=4R,定值电阻R
1
=2R,电阻箱电阻调到使R
2
=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,同时接通打点计时器的电源,打出一条清晰的纸带,已知相邻点迹的时间间隔为T,如下图乙所示,试求:
小题1:求磁感应强度为B有多大?
小题2:当金属棒下滑距离为S
0
时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2S
0
的过程中,整个电路产生的电热。
题型:不详
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如下图所示,在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd的边长l=0.2m,质量m=0.1kg,电阻R=0.08Ω。某时刻对线框施加竖直向上的恒力F=1N,且ab边进入磁场时线框以v
0
=2m/s的速度恰好做匀速运动。当线框全部进入磁场后,立即撤去外力F,线框继续上升一段时间后开始下落,最后落至地面。整个过程线框没有转动,线框平面始终处于纸面内,g取10m/s
2
。求:
小题1:匀强磁场的磁感应强度B的大小;
小题2:线框从开始进入磁场运动到最高点所用的时间;
小题3:线框落地时的速度的大小。
题型:不详
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