【題目】如圖甲,單匝圓形線圈c與電路連接,電阻R2兩端與平行光滑金屬直導(dǎo)軌p1e1f1、p2e2f2連接.垂直于導(dǎo)軌平面向下、向上有矩形勻強磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,它們的邊界為e1e2,區(qū)域Ⅰ中垂直導(dǎo)軌并緊靠e1e2平放一導(dǎo)體棒ab.兩直導(dǎo)軌分別與同一豎直平面內(nèi)的圓形光滑絕緣導(dǎo)軌o1、o2相切連接,o1、o2在切點f1、f2處開有小口可讓ab進(jìn)入,ab進(jìn)入后小口立即閉合.已知:o1、o2的直徑和直導(dǎo)軌間距均為d,c的直徑為2d;電阻R1、R2的阻值均為R,其余電阻不計;直導(dǎo)軌足夠長且其平面與水平面夾角為,區(qū)域Ⅰ的磁感強度為B0.重力加速度為g.在c中邊長為d的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直線圈平面向外的勻強磁場,磁感強度B隨時間t變化如圖乙所示,ab在內(nèi)保持靜止.

(1)求ab靜止時通過它的電流大小和方向;

(2)求ab的質(zhì)量m;

(3)設(shè)ab進(jìn)入圓軌道后能達(dá)到離f1f2的最大高度為h,要使ab不脫離圓形軌道運動,求區(qū)域Ⅱ的磁感強度B2的取值范圍并討論h與B2的關(guān)系式.

【答案】1;電流方向為a→b23;

【解析】試題分析:1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得c內(nèi)感生電動勢

由全電路歐姆定律有R2ab短路)

聯(lián)立①②解得:

根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則(或者平衡條件和左手定則)判斷ab中電流方向為a→b④

2)由題意可知導(dǎo)軌平面與水平面夾角為

對在t=0~內(nèi)靜止的ab受力分析有

聯(lián)立③⑤解得:

3)由題意知t=后,c內(nèi)的磁感強度減為零,ab滑入?yún)^(qū)域,

由直導(dǎo)軌足夠長可知ab進(jìn)入圓形軌道時已達(dá)勻速直線運動,

設(shè)此時abv,其電動勢為E2,電流為I2

由平衡條件得

由法拉第電磁感應(yīng)定律得動生電動勢

由全電路歐姆定律有R1R2并聯(lián))

聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得

由題意可知ab滑不過圓心等高點或者滑過圓軌道最高點均符合題意,分類討論如下:

)當(dāng)時,ab上滑過程由動能定理得:

,即

)設(shè)ab能滑到圓軌道最高點時速度為v1,根據(jù)牛頓第二定律應(yīng)滿足

所以當(dāng)時,

ab能滑到圓軌道最高點,有

考點:導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,x軸正方向水平向右,y軸正方向豎直向上,在第象限內(nèi)有與y軸平行、方向向上的勻強電場區(qū)域,區(qū)域形狀是直角三角形,三角形斜邊分別與x軸和y軸相交于L,00,L區(qū)域左側(cè)沿x軸正方向射來一束具有相同質(zhì)量m、電荷量為-qq>0和初速度v0的帶電微粒,這束帶電微粒分布在0<y<L的區(qū)間內(nèi),其中從的點射入場區(qū)的帶電微粒剛

好從L,0點射出場區(qū),不計帶電微粒的重力,求:

1電場強度大;

2從0<y<的區(qū)間射入場區(qū)的帶電微粒,射出場區(qū)時的x坐標(biāo)值和射入場區(qū)時的y坐標(biāo)值的關(guān)系式;

3射到2L,0點的帶電微粒射入場區(qū)時的y坐標(biāo)值

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平面直角坐標(biāo)系石盼位于豎直平面內(nèi),M是一塊平行于x軸的擋板,與y軸交點的坐標(biāo)為,右端無限接近虛線POQ上的N點,粒子若打在擋板上會被擋板吸收。虛線POQ與x軸正方向的夾角為60°,其右側(cè)區(qū)域I內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,擋板上方區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為2B,擋板下方區(qū)域內(nèi)存在方向沿x軸正方向的勻強電場。O點有兩個質(zhì)量均為m、電荷量分別為+q的粒子a和-q的粒子b,以及一不帶電的粒子c粒子重力不計,q>0。

1若粒子a從O點以速率v0沿y軸正方向射入?yún)^(qū)域,且恰好經(jīng)過N點,求場強大小E;

2若粒子b從O點沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域I,且恰好經(jīng)過N點,求粒子b的速率vb;

3若粒子b從O點以2問中速率沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域I的同時,粒子c也從O點以速率vc沿OQ方向勻速運動,最終兩粒子相遇,求vc的可能值。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示的實驗裝置中,已知靈敏電流計的電流從“+”接線柱流入時指針從刻度盤正中間向右偏,從“—”接線柱流入時指針向左偏。(螺線管A線圈上端與左側(cè)接線柱相連,線圈下端與右側(cè)接線柱相連)

(1)合上S將線圈A插入B的過程中,電流表指針向____偏。

(2)合上S將線圈A插入B后,將變阻器觸頭向左移動時,電流表指針向____偏。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下面關(guān)于慣性的說法中,正確的是(  )

A. 只有靜止的或做勻速直線運動的物體才具有慣性

B. 物體質(zhì)量越大,慣性越大

C. 物體受推力越大,要它停下來就越困難,所以物體受的推力越大,慣性越大

D. 運動速度大的物體比速度小的物體難停下來,所以速度大的物體具有較大的慣性

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于平拋運動,下列說法中正確的是(

A.平拋運動是勻速運動

B.平拋運動是加速度不斷變化的運動

C.平拋運動是a=g的勻變速曲線運動

D.做平拋運動的物體落地時速度方向一定是豎直向下的

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下面敘述正確的是( )

A. 做勻變速直線運動的物體,它所受合外力是恒定不變的

B. 物體受到的合外力為零時,一定處于靜止?fàn)顟B(tài)

C. 一對作用力和反作用力總同時產(chǎn)生,同時消失,但不是同種性質(zhì)的力

D. 物體具有加速度,可以使物體運動速度變大,也可以使物體運動速度變小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1圖甲中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為 cm,圖乙中螺旋測微器讀數(shù)為 mm。

2利用圖所示裝置進(jìn)行驗證機械能守恒定律的實驗時,需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶,設(shè)計了以下的四種測量方案:

A用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t,通過v=gt計算出瞬時速度v

B用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過v=計算出瞬時速度v

C根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v,并通過h=v2/2g計算出高度h

D用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v

以上方案中只有一種正確,正確的是________.(填入相應(yīng)的字母

在實驗中,某同學(xué)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),通過計算發(fā)現(xiàn),重錘在下落過程中,重錘動能的增加量略大于重錘勢能的減少量,若實驗測量與計算均無錯誤,則出現(xiàn)這一問題的原因可能是

A重錘的質(zhì)量偏大

B交流電源的電壓偏高

C交流電源的頻率小于50 Hz

D重錘下落時受到的阻力過大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,各電阻阻值如圖所示, 當(dāng)滑動變阻器的滑動觸從a端滑到b端的過程中,

A. 電壓表的讀數(shù)U先減小,后增大

B. 電流表的讀數(shù)I先增大,后減小

C. 電壓表讀數(shù)U與電流表讀數(shù)I的比值U/I不變

D. 電壓表讀數(shù)的變化量ΔU與電流表讀數(shù)的變化量ΔI的比值ΔU/ΔI不變

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案