如圖所示,一個被x軸與曲線方程y=0.2sin x(m)所圍的空間中存在著勻強磁場.磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度B=0.2 T.正方形金屬線框的邊長是L=0.2 m,電阻是R=0.1 Ω,它的一邊與x軸重合,在拉力F的作用下,以v=10 m/s的速度水平向右勻速運動.試求:

(1)拉力F的最大功率是多少?
(2)拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)?
(3)有位同學在老師的幫助下算出了曲線與x軸所圍的面積為 m2.請你再幫他算出線框右邊框通過磁場區(qū)域的過程中通過線框某一截面的電荷量.(結果保留兩位有效數(shù)字)
(1)1.6 W (2)4.8×10-2 J (3)7.6×10-2 C
(1)當線框的一條豎直邊運動到x=0.15 m處時,線圈的感應電動勢最大.
Em=BLv=0.2×0.2×10 V=0.4 V
根據(jù)歐姆定律可得最大電流為Im=4 A
所以拉力F的最大值為Fm=ImLB=0.16 N
拉力F最大功率為Pm=Fmv=0.16×10 W=1.6 W.
(2)把線框拉過磁場區(qū)域時,因為有效切割長度是按正弦規(guī)律變化的,所以,線框中的電流也是按正弦規(guī)律變化的(有一段時間線框中沒有電流).
電動勢的有效值是E==0.2 V
通電時間為t= s=0.06 s
拉力做功W=t=0.048 J=4.8×10-2 J.
(3)通過線框截面的電荷量
q=Δt,而,所以q=
當磁場全部進入線框內(nèi)部時,通過線框截面的電荷量最多,qm C=7.6×10-2 C.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在閉合線圈上方有一條形磁鐵自由下落,直至穿過線圈的過程中,下列說法中正確的是:
A.磁鐵在下落過程中機械能守恒
B.磁鐵的機械能增加
C.磁鐵的機械能有時增加有時減少
D.線圈增加的內(nèi)能是由磁鐵減少的機械能轉化而來的

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩個閉合圓形線圈A, B的圓心重合,放在同一個水平面內(nèi),線圈B中通如圖所示的電流,設t=0時電流沿逆時針方向(圖中箭頭所示).對于線圈A在t1~t2時間內(nèi)的下列說法中正確的是
A.有順時針方向的電流,且有擴張的趨勢
B.有順時針方向的電流,且有收縮的趨勢
C.有逆時針方向的電流,且有擴張的趨勢
D.有逆時針方向的電流,且有收縮的趨勢

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

(2010年高考課標全國卷)如圖9-2-10所示,兩個端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置,相對的端面之間有一縫隙,鐵芯上繞導線并與電源連接,在縫隙中形成一勻強磁場.一銅質(zhì)細直棒ab水平置于縫隙中,且與圓柱軸線等高、垂直.讓銅棒從靜止開始自由下落,銅棒下落距離為0.2R時銅棒中電動勢大小為E1,下落距離為0.8R時電動勢大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應.關于E1、E2的大小和銅棒離開磁場前兩端的極性,下列判斷正確的是(  )

圖9-2-10
A.E1>E2,a端為正B.E1>E2,b端為正
C.E1<E2,a端為正D.E1<E2,b端為正

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖1所示,閉合線圈abcd在磁場中運動到如圖所示位置時,ab邊受到的磁場力豎直向上,此線圈的運動情況可能
是                                            (  )
A.向右進入磁場
B.向左移出磁場
C.以ab為軸轉動
D.以cd為軸轉動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

 (2010·全國卷2)18.如圖,空間某區(qū)域中有一勻強磁場,磁感應強度方向水平,且垂直于紙面向里,磁場上邊界b 和下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬統(tǒng)一加線圈,線圈上下邊的距離很短,下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過水平面b、c(位于磁場中)和d時,線圈所受到的磁場力的大小分別為、,則
A.>>B.<<
C.>>D.<<

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌,導軌跟大線圈M相接,如圖4所示.導軌上放一根導線ab,磁感線垂直于導軌所在平面.欲使M所包圍的小閉合線圈N產(chǎn)生順時針方向的感應電流,則導線的運動可能是(    )
A.勻速向左運動B.加速向左運動
C.勻速向右運動D.加速向右運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一個圓環(huán)形閉合導體線圈a平放在水平面上,在a的正上方固定一豎直的螺線管b,b的鐵芯與a不接觸,a、b的軸線重合。螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖的電路。當移動滑動變阻器的觸頭P時,圓環(huán)a中將產(chǎn)生感應電流,同時a對水平面的壓力N將發(fā)生變化。如果要使圓環(huán)a中產(chǎn)生圖中所示方向的感應電流,則下面的說法中正確的是      (       )
A.P應向上滑,N大于a的重力
B.P應向下滑,N大于a的重力
C.P應向上滑,N小于a的重力
D.P應向下滑,N小于a的重力

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如圖所示,兩個相同的鋁環(huán)套在一根光滑桿上,將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中兩環(huán)的運動情況是  (     )
A.同時向左運動,間距增大
B.同時向左運動,間距不變
C.同時向左運動,間距變小
D.同時向右運動,間距增大

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