【題目】如圖所示,矩形線圈abcd的匝數(shù)為N=50匝,線圈ab的邊長為l1=0.2m,bc的邊長為l2=0.25m,在磁感應強度為B=0.4T的勻強磁場中,繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸勻速轉動,轉動的角速度ω=100 rad/s,若線圈自身電阻為r=1Ω,負載電阻R=9Ω.試求:
(1)穿過線圈平面的最大磁通量Φm;
(2)線圈在圖示位置(線圈平面與磁感線平行)時,感應電動勢e的大。
(3)1min時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q的大。
【答案】
(1)
解:穿過線圈平面的最大磁通量
Φm=BS=Bl1 l2=0.4×0.2×0.25 Wb=0.02Wb
(2)
解:線圈在圖示位置時電動勢達到最大值,
此時感應電動勢的值為
e=Em=NBSω=NB l1 l2ω=50×0.4×0.2×0.25×100 V=100 V
(3)
解:電動勢的有效值為 E= =100V
電流有效值為 I= = A=10 A
電阻R上產(chǎn)生的熱量為 Q=I2Rt=102×9×60J=5.4×104 J
【解析】線框在勻強磁場中勻速轉動,產(chǎn)生正弦式交變電流,根據(jù)規(guī)律可列出感應電動勢的瞬時表達式,最大值與有效值的 倍;每當線框通過中性面時,電流方向改變;當磁通量為零時,線框切割速度最大,產(chǎn)生的電動勢也最大.
【考點精析】利用焦耳定律對題目進行判斷即可得到答案,需要熟知焦耳定律:Q=I2Rt,式中Q表示電流通過導體產(chǎn)生的熱量,單位是J.焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的.
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【題目】如圖所示,A、B兩物體質量分別為mA、mB , 且mA>mB , 置于光滑水平面上,相距較遠.將兩個大小均為F的力,同時分別作用在A、B上經(jīng)過相同距離后,撤去兩個力,兩物體發(fā)生碰撞并粘在一起后將( 。
A.停止運動
B.向左運動
C.向右運動
D.運動方向不能確定
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【題目】為了使航天員能適應在失重環(huán)境下的工作和生活,國家航天局組織對航天員進行失重訓練時需要創(chuàng)造出一種失重環(huán)境.如圖所示,航天員乘坐在總質量
m=5×104 kg的訓練飛機上,飛機以200m/s的速度沿30°傾角勻速爬升到
7000m高空時向上拉起,沿豎直方向以v0=200m/s的初速度向上做勻減速直線運動,勻減速的加速度大小為g.當飛機到最高點后立即掉頭向下,沿豎直方向以加速度g做加速運動,在這段時間內(nèi)創(chuàng)造出完全失重的環(huán)境.
當飛機離地2 000m高時,為了安全必須拉起,之后又可一次次重復為航天員提供失重訓練.若飛機飛行時所受的空氣阻力Ff=kv(k=900Ns/m),每次飛機速度達到350m/s后必須終止失重訓練(否則飛機可能失控).(整個運動空間重力加速度g的大小均為10m/s2),求:
(1)飛機一次上下運動為航天員創(chuàng)造的完全失重的時間;
(2)飛機從最高點下降到離地4 500m時飛機發(fā)動機的推力.
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【題目】如圖所示,某空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場,已知一離子在電場力和磁場力作用下,從靜止開始沿曲線acb運動,到達b點時速度為零,c為運動的最低點.則( )
A.離子必帶負電
B.a、b兩點位于同一高度
C.離子在c點速度最大
D.離子到達b點后將沿原曲線返回
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【題目】如圖所示,光滑斜面的傾角α=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長l1=lm,bc邊的邊長l2=0.6m,線框的質量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=10N.斜面上ef線(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均勻磁場,磁感應強度B隨時間t的變化情況如B﹣t圖象,時間t是從線框由靜止開始運動時刻起計的.如果線框從靜止開始運動,進入磁場最初一段時間是勻速的,ef線和gh的距離s=5.1m,求:
(1)線框進入磁場時勻速運動的速度v;
(2)ab邊由靜止開始到運動到gh線處所用的時間t;
(3)線框由靜止開始到運動到gh線的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱.
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【題目】如圖所示,一閉合的銅環(huán)從靜止開始由高處下落通過條形磁鐵后繼續(xù)下落,空氣阻力不計,則在圓環(huán)的運動過程中,下列說法正確的是( )
A.圓環(huán)在磁鐵的上方時,加速度小于g,在下方時大于g
B.圓環(huán)在磁鐵的上方時,加速度小于g,在下方時也小于g
C.圓環(huán)在磁鐵的上方時,加速度小于g,在下方時等于g
D.圓環(huán)在磁鐵的上方時,加速度大于g,在下方時小于g
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【題目】電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖所示,F(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()
A.從a到b,上極板帶正電
B.從a到b,下極板帶正電
C.從b到a,上極板帶正電
D.從b到a,下極板帶正電
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【題目】完全相同的兩物體P、Q,質量均為m,疊放在一起置于水平面上,如圖所示,現(xiàn)用兩根等長的細線系在兩物體上,在細線的結點處施加一水平拉力F,兩物體始終保持靜止狀態(tài),則下列說法正確的是(重力加速度為g)( 。
A. 物體P受到細線的拉力大小為
B. 兩物體間的摩擦力大小為
C. 物體Q對地面的壓力大小為2mg
D. 地面對Q的摩擦力為F
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【題目】小華同學在做“研究勻變速直線運動”實驗中,將打點計時器固定在某處,在繩子拉力的作用下小車拖著穿過打點計時器的紙帶在水平木板上運動,如圖所示。由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶的一段。如圖所示,在打點計時器打出的紙帶上確定出八個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s,并用刻度尺測出了各計數(shù)點到0計數(shù)點的距離,圖中所標數(shù)據(jù)的單位是cm。
(1)根據(jù)紙帶提供的信息,小華同學已經(jīng)計算出了打下1、2、3、4、5這五個計數(shù)點時小車的速度,請你幫助他計算出打下計數(shù)點6時小車的速度v=_______m/s(保留3位有效數(shù)字)。
計數(shù)點 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
t/s | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
v/(m·s) | 0.358 | 0.400 | 0.440 | 0.485 | 0.530 |
(2)現(xiàn)已根據(jù)上表中的v、t數(shù)據(jù),作出小車運動的v-t圖象,如下圖所示。根據(jù)v-t圖象可知,在打0計數(shù)點時,小車的速度V=_______m/s;(保留2位有效數(shù)字)加速度a=_______m/s。(保留2位有效數(shù)字)
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