18.如圖甲所示,用粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成的一只圓形金屬圈,現(xiàn)被一根絕緣絲線懸掛在豎直平面內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知金屬圈的質(zhì)量為m=0.1kg,半徑為r=0.1m,導(dǎo)線單位長度的阻值為ρ=0.1Ω/m,金屬圈的上半部分處在一方向垂直圈面向里的有界勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示.金屬圈下半部分在磁場外.已知從t=0時刻起,測得經(jīng)過10s絲線剛好被拉斷.重力加速度g取10m/s2.求:
(1)導(dǎo)體圓中感應(yīng)電流的大小及方向;
(2)絲線所能承受的最大拉力F;
(3)此過程中金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q.

分析 (1)根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律求圓中感應(yīng)電流;
(2)求出t時刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度,受到的安培力,根據(jù)受力平衡求細(xì)線的拉力
(3)根據(jù)焦耳定律求金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱

解答 解(1)有楞次定律可知,導(dǎo)體圓中電流方向?yàn)槟鏁r針方向,由圖乙知:$\frac{△Φ}{△t}=0.8T/S$
導(dǎo)體圓的電阻為:R=2πrρ
圓中感應(yīng)電流為:$I=\frac{△Φ}{△tR}=\frac{△B}{△t}•\frac{{\frac{{π{r^2}}}{2}}}{2πrρ}=\frac{△B}{△t}•\frac{r}{4ρ}=0.8×\frac{0.1}{4×0.1}=0.2A$
(2)t時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為:$B=\frac{△B}{△t}t$
導(dǎo)體圓受到的安培力為:F=BI•2r
細(xì)線的拉力為:F=F+mg=BI2r+mg
當(dāng)t=10s時,代入數(shù)據(jù)得:F=1.32N      
(3)金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=I2Rt
代入數(shù)據(jù)得:Q=0.025J     
答:(1)導(dǎo)體圓中感應(yīng)電流的大小0.2A及方向?yàn)槟鏁r針方向;
(2)絲線所能承受的最大拉力F為1.32N;
(3)此過程中金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q為0.025J

點(diǎn)評 考查法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,掌握安培力表達(dá)式,理解受力平衡方程.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.作用于同一點(diǎn)的兩個力,F(xiàn)1=3N,F(xiàn)2=5N.無論F1、F2的方向如何,它們的合力大小不可能是( 。
A.1 NB.5NC.8ND.10N

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中
(1)下列說法中不正確或不必要的是AD(填字母).
A.長木板的一端必須墊高,使小車在不持鉤碼時能在木板上做勻速運(yùn)動
B.連接鉤碼和小車的細(xì)線應(yīng)與長木板保持平行
C.小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時器,先接通電源,后釋放小車
D.選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時,必須從紙帶上第一個點(diǎn)開始
(2)圖1是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶,算出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的速度大小為0.6m/s,并在圖2標(biāo)出,其余計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、4、5對應(yīng)的小車瞬時速度大小在圖2中已標(biāo)出.
(3)作圖并求得小車的加速度大小為1.5m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示,理想變壓器的原線圈接有頻率為f、電壓為U的交流電,副線圈接有光敏電阻R1、用電器R.下列說法正確的是( 。
A.當(dāng)光照增強(qiáng)時,變壓器的輸入功率減小
B.當(dāng)滑動觸頭P向上滑動時,用電器消耗的功率減小
C.當(dāng)U增大時,用電器消耗的功率減小
D.當(dāng)f減小時,變壓器的輸入功率減小

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.與打點(diǎn)計(jì)時器一樣,光電計(jì)時器也是一種研究物體運(yùn)動情況是常用的計(jì)時儀器.如圖甲所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置.現(xiàn)利用如圖乙所示的裝置驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”.方法是:在滑塊上安裝一遮光板,把滑塊放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上,通過跨過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連,連接好1、2兩個光電門.在圖示位置釋放滑塊后,光電計(jì)時器記錄下滑塊上的遮光板先后通過兩個光電門的時間分別為△t1、△t2.已知滑塊(含遮光板)質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m、兩光電門間距為s、遮光板寬度為L、當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.

(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光板寬度,刻度如圖丙所示,讀數(shù)為5.70mm;
(2)計(jì)算滑塊先后通過兩個光電門時的瞬時速度的表達(dá)式:用題目中給定的字母表示)v1=$\frac{L}{△{t}_{1}}$,v2=$\frac{L}{△{t}_{2}}$
(3)本實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為$mgs=\frac{1}{2}(M+m)(\frac{L}{△{t}_{2}})^{2}-$$\frac{1}{2}(M+m)(\frac{L}{△{t}_{1}})^{2}$(用題中給定的字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.蝙蝠在飛行中每秒鐘向正前方發(fā)射40次超聲波,每次發(fā)射100個頻率為2×106Hz的完整波,在空氣中形成一系列斷續(xù)的波列.假設(shè)蝙蝠沿直線飛行,速度為v1=20m/s,已知空氣中的聲速為v2=340m/s,水中的聲速為1450m/s.則( 。
A.蝙蝠發(fā)射的超聲波在空氣中的傳播速度為360m/s
B.蝙蝠接收到的反射超聲波頻率比發(fā)射的超聲波頻率要高
C.此超聲波經(jīng)靜止障礙物反射后波長會變長
D.此超聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時波長變長

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

10.某興趣小組的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,通過電磁鐵控制的小球從A點(diǎn)自由下落,下落過程中經(jīng)過光電門B時,通過與之相連的毫秒計(jì)時器(圖中未畫出)記錄擋光時間t,測出A、B之間的距離h.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束.

(1)用10分度游標(biāo)卡尺測得小球直徑如圖乙所示,則小球直徑為1.14cm,某次小球通過光電門B時,毫秒計(jì)時器的讀數(shù)為3×10-3s,則該次小球通過光電門B時的瞬時速度大小 v=3.8m/s
(2)興趣小組用該套裝置進(jìn)行“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時,調(diào)節(jié)光電門B的位置,計(jì)算出小球每次通過光電門B的速度v1、v2、v3、v4…,并測出小球在A、B間的下落高度h1、h2、h3、h4…,然后繪制了如丙圖所示的h-v圖象.若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系,他們下一步應(yīng)該重新繪制A.
A. h-v2圖象        B.h-$\sqrt{v}$圖象
C. h-$\frac{1}{v}$圖象         D.h-$\frac{1}{\sqrt{v}}$圖象.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

7.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所示的甲或乙方案來進(jìn)行.比較這兩種方案,甲(選填:“甲”或“乙”)方案好些,理由是機(jī)械能守恒條件是只有重力做功,甲方案摩擦阻力較乙方案。

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.圖甲中的變壓器為理想變壓器,原、副線圈的匝數(shù)之比為10:1.測得R=10Ω的電阻兩端電壓隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,則( 。
A.原線圈中電壓的有效值為3110 VB.原線圈中電壓的有效值為2200 V
C.原線圈中電流變化的頻率為25 HzD.原線圈中電流的有效值為22 A

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同步練習(xí)冊答案