(20分)如圖所示,水平地面上方高為h=7.25m的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,ef為磁場的上水平邊界。邊長L=l.0m,質(zhì)量m=0.5kg,電阻R=2.0Ω的正方形線框abcd從磁場上方某處自由釋放,線框穿過磁場掉在地面上。線框在整個運動過程中始終處于豎直平面內(nèi),且ab邊保持水平。以線框釋放的時刻為計時起點,磁感應強度B隨時間t的變化情況如B-t圖象,已知線框ab邊進入磁場剛好能勻速運動,g取10m/s2。求:

(1)線框進入磁場時勻速運動的速度v;
(2)線框從釋放到落地的時間t;
(3)線框從釋放到落地的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
(1)10m/s(2)1.6s(3)
(1)因為線框進入磁場的最初一段時間做勻速運動,
所以線框abcd受力平衡mg=FA            (1分)
ab邊進入磁場切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢E="Blv"            (1分)
形成的感應電流              (1分)
受到的安培力                  (1分)
mg=                         (2分)
代入數(shù)據(jù)解得v=10m/s                        (1分)
(2)線框abcd進入磁場前時,做勻加速直線運動;進磁場的過程中,做勻速直線運動;進入磁場后到落地,仍做勻加速直線運動。
進磁場前線框的運動時間為          (1分)
進磁場過程中勻速運動時間          (1分)
線框完全進入磁場后線框受力情況同進入磁場前,所以該階段的加速度仍為g=10m/s2

解得:t3=0.5s                           (2分)
因此ab邊由靜止開始運動到落地用的時間為t=t1+t2+t3=1.6s          (2分)
(3)線框勻速進磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為
進入磁場后的感生電動勢為:
                (2分)
             (2分)
整個運動過程產(chǎn)生的焦耳熱  (3分)
本題考查的是電磁感應定律和和力學綜合的應用問題,根據(jù)安培定律和電磁感應定律,利用受力平衡條件即可計算出勻速運動的速度;綜合勻速和勻變速運動規(guī)律計算出落地時間;根據(jù)功能關(guān)系可以計算出產(chǎn)生的焦耳熱;
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(20分)如圖(甲)所示,兩光滑導軌都由水平、傾斜兩部分圓滑對接而成,相互平行放置,兩導軌相距L=lm ,傾斜導軌與水平面成θ=30°角,傾斜導軌的下面部分處在一垂直斜面的勻強磁場區(qū)I中,I區(qū)中磁場的磁感應強度B1隨時間變化的規(guī)律如圖(乙)所示,圖中t1、t2未知。水平導軌足夠長,其左端接有理想電流表G和定值電阻R=3Ω,水平導軌處在一豎直向上的勻強磁場區(qū)Ⅱ中,Ⅱ區(qū)中的磁場恒定不變,磁感應強度大小為B2=1T ,在t=0時刻,從斜軌上磁場I 區(qū)外某處垂直于導軌水平釋放一金屬棒ab,棒的質(zhì)量m=0.1kg,電阻r=2Ω,棒下滑時與導軌保持良好接觸,棒由傾斜導軌滑向水平導軌時無機械能損失,導軌的電阻不計。若棒在斜面上向下滑動的整個過程中,電流表G的示數(shù)大小保持不變,t2時刻進入水平軌道,立刻對棒施一平行于框架平面沿水平方向且與桿垂直的外力。(g取10m/s2)求:

(l)ab 棒進入磁場區(qū)I 時的速度v;
(2)磁場區(qū)I在沿斜軌方向上的寬度d;
(3)棒從開始運動到剛好進入水平軌道這段時間內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的熱量;
(4)若棒在t2時刻進入水平導軌后,電流表G的電流大小I隨時間t變化的關(guān)系如圖(丙)所示(I0未知),已知t2到t3的時間為0.5s,t3到t4的時間為1s,請在圖(。┲凶鞒鰐2到t4時間內(nèi)外力大小
F隨時間t變化的函數(shù)圖像。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖1-10-7,同一水平面上足夠長的固定平行導軌MN、PQ位于垂直于紙面向里的勻強磁場中,導軌上有兩根金屬棒ab、cd,能沿導軌無摩擦滑動,金屬棒和導軌間接觸良好,開始ab、cd都靜止,F(xiàn)給cd一個向右的初速度v0,則下列說法中正確的是(   )
 
N
 
A.cd始終做減速運動,ab始終做加速運動,并有可能追上cd
B.cd始終做減速運動,ab始終做加速運動,但肯定追
P
 
不上cd
C.cd先做減速運動后做加速運動,ab先做加速運動后做減速運動
D.cd做減速運動,ab做加速運動,最終兩桿以相同的速度做勻速運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,單匝線圈abcd在外力作用下以速度v向右勻速進入勻強磁場,第二次以速度2v勻速進入同一勻強磁場。第一次與第二次線圈中感應電流之比為      ,回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比為      。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如圖12所示,兩平行長直金屬導軌置于豎直平面內(nèi),間距為L,導軌上端有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的導體棒垂直跨放在導軌上,并擱在支架上,導軌和導體棒電阻不計,接觸良好,且無摩擦.在導軌平面內(nèi)有一矩形區(qū)域的勻強磁場,方向垂直于紙面向里,磁感應強度為B.開始時導體棒靜止,當磁場以速度v勻速向上運動時,導體棒也隨之開始運動,并很快達到恒定的速度,此時導體棒仍處在磁場區(qū)域內(nèi),試求:

(1)導體棒的恒定速度;
(2)導體棒以恒定速度運動時,電路中消耗的電功率.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖5所示,金屬棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上,棒與框架接觸良好,勻強磁場垂直于ab棒斜向下.從某時刻開始磁感應強度均勻減小(假設不會減至零),同時施加一個水平外力F使金屬棒ab保持靜止,則F                                 (  )
A.方向向右,且為恒力B.方向向右,且為變力
C.方向向左,且為變力 D.方向向左,且為恒力

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩根平行光滑導軌豎直放置,相距L=0.1 m,處于垂直軌道平面的勻強磁場中,磁感應強度B=10 T,質(zhì)量m=0.1 kg、電阻為R=2 Ω的金屬桿ab接在兩導軌間,在開關(guān)S斷開時讓ab自由下落,ab下落過程中、始終保持與導軌垂直并與之接觸良好,設導軌足夠長且電阻不計,取g=10 m/s2,當下落h=0.8 m時,開關(guān)S閉合.若從開關(guān)S閉合時開始計時,則ab下滑的速度v隨時間t變化的圖象是圖中的(  )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

(2010·上海物理)21.如圖,金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側(cè),若變阻器滑片P向左移動,則金屬環(huán)A將向_____(填“左”或“右”)運動,并有_____(填“收縮”或“擴張”)趨勢。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,用導線做成圓形或正方形回路,這些回路與一直導線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣),下列組合中,切斷直導線中的電流時,閉合回路中會有感應電流產(chǎn)生的是(  )

下列說法正確的是(  )
A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大
B.線圈中的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大
C.線圈處在磁場越強的位置,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大
D.線圈中磁通量變化得越快,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大

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