精英家教網(wǎng)如圖所示,有一范圍足夠大的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.2T,磁場方向垂直紙面向里.在磁場中有一半徑r=0.4m的金屬圓環(huán),磁場與圓環(huán)面垂直,圓環(huán)上分別接有燈L1、L2,兩燈的電阻均為R0=2Ω.一金屬棒MN與圓環(huán)接觸良好,棒與圓環(huán)的電阻均忽略不計.
(1)若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動,求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時MN中的電動勢和流過燈L1的電流;
(2)撤去金屬棒MN,若此時磁場隨時間均勻變化,磁感應(yīng)強度的變化率為
△B
△t
=
4
π
T/s
,求回路中的電動勢和燈L1的電功率.
分析:此題是電磁感應(yīng)和恒定電流的綜合,可用等效的思想畫電路圖,金屬棒MN可等效為電源,把此題轉(zhuǎn)化為恒定電流的題目求解即可.
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)金屬棒MN可等效為電源且無電阻,等效電路如圖1所示
MN滑過圓環(huán)直徑時的電動勢E1=B?2r?v0=0.8V
MN中的電流I=
E1
R0/2
=0.8A

流過燈L1的電流I1=
I
2
=0.4A

(2)撤去金屬棒MN,若此時磁場隨時間均勻變化閉合電路會產(chǎn)生感應(yīng)電流,等效電路如圖2所示:
回路中的電動勢由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E2=
△B
△t
r2=0.64V

回路中的電流I′=
E2
2R0
=0.16A

燈L1的電功率P1=I2R0=5.12×10-2W
答:(1)若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動,棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時MN中的電動勢為0.8V和流過燈L1的電流為0.4A;
(2)撤去金屬棒MN,若此時磁場隨時間均勻變化,磁感應(yīng)強度的變化率為
△B
△t
=
4
π
T/s
,回路中的電動勢為0.64V和燈L1的電功率為5.12×10-2A.
點評:用等效的思想畫等效電路圖是解題的關(guān)鍵,確定等效電源,用恒定電流的知識求解.
練習(xí)冊系列答案
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隨著全世界開始倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟的發(fā)展,電動自行車產(chǎn)品已越來越受到大 家的青睞,某同學(xué)為了測定某電動自行車電池的電動勢和內(nèi)電阻,設(shè)計了如圖1所示電路,提供的實驗器材有:
(A)電動自行車電池,電動勢約為12 V,內(nèi)阻未知
(B)直流電流表量程300 mA,內(nèi)阻很小
(C)電阻箱R,阻值范圍為0~999.9 Ω
(D)定值電阻R0,標(biāo)稱阻值10 Ω
(E)導(dǎo)線和開關(guān)
(1)當(dāng)他閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn),無論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱,電流表都沒有示數(shù),反復(fù)檢查后發(fā)現(xiàn)電路連接完好,估計足某一元件損壞,因此他拿來多用電表檢查故障,操作如下:
①斷開電源開關(guān)S;②將多用電表選擇開關(guān)置于×1 Ω擋,調(diào)零后,紅黑表筆分別接R0兩端,讀數(shù)為10 Ω;③將多用電表選擇開關(guān)置于×10 Ω擋,調(diào)零后,將紅黑表筆分別接電阻箱兩端,發(fā)現(xiàn)指針讀數(shù)如圖2所示,則所測阻值為________Ω,然后又用多用電表歐姆擋對電流表進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)多用電表指針沒有偏轉(zhuǎn)。由以上操作可知,發(fā)生故障的元件是____________。 再更換規(guī)格相同的元件后重新連接好電路。
(2)改變電阻箱的阻值R,分別測m阻值為R0=10 Ω的定值電阻的電流I,下列三組關(guān)于R的取值方案中,比較合理的方案是_________(選填方案編號"1"、"2"或"3")。
(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點,繪出的-R圖象是一條直線。若直線的斜率為k,在坐標(biāo)軸上的截距為b,則該電源的電動勢E=________.內(nèi)阻r=_______(用k、b和R0表示)。

                                                 圖1                                                圖2

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