質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的絕緣小球,穿在半徑為r的光滑圓形軌道上,軌道平面水平.空間有分布均勻且隨時(shí)間變化的磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向豎直向上,如圖甲所示.磁感應(yīng)強(qiáng)度B(t)的變化規(guī)律如圖乙所示.

(1)若圓環(huán)由金屬材料制成,求圓環(huán)上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小;
(2)若圓環(huán)由絕緣材料制成,已知在t<T內(nèi),圓環(huán)處的感應(yīng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向是沿順時(shí)針并指向圓環(huán)的切線方向、大小為E′=,t=0時(shí)刻小球靜止.求t>T時(shí),軌道對(duì)小球的作用力F的大小(小球重力不計(jì)).
(1)t<T時(shí),E=πr2B0/T  t≥T時(shí),E=0
(2)F=q2rB02/4m
(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律
E=n=nS
有E=S
t<T時(shí),=,S=πr2
故E=πr2B0/T
t≥T時(shí),=0,故E=0.
(2)在t<T時(shí),小球在圓環(huán)切線上的運(yùn)動(dòng)可等效為勻加速直線運(yùn)動(dòng),則T時(shí)刻小球的速度為v1,由動(dòng)量定理有
qE′T=mv1,E′=,v1=T=.
又由牛頓第二定律有:
qvB-F=m,F=.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖12-3-18所示,有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長(zhǎng),空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下.經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,金屬桿的速度會(huì)達(dá)到一個(gè)最大速度vm,則(  )
A.如果B增大,vm將變大
B.如果α變大,vm將變大
C.如果R變大,vm將變大
D.如果m變小,vm將變大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,兩根相距為L的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌電阻不計(jì),另外兩根與上述光滑導(dǎo)軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m,電阻均為R,若要使cd靜止不動(dòng),則ab速度大小為多大?作用于ab桿上的外力大小為多大?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖甲所示,一邊長(zhǎng)為L=1m,電阻為R=3的正方形金屬線框MNPQ水平平放在光滑絕緣水平地面上,在地面上建立如圖所示坐標(biāo)系,空間存在垂直地面的磁場(chǎng),在m的區(qū)域I中磁場(chǎng)方向向上,在m的區(qū)域II中磁場(chǎng)方向向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨x的變化規(guī)律如圖乙,開(kāi)始時(shí)刻線框MN邊與y軸重合。
(1)若給線框以水平向右的初速度,同時(shí)在PQ邊施加一水平拉力,之后線框做的勻速直線運(yùn)動(dòng),求線框運(yùn)動(dòng)3m的過(guò)程中水平拉力所做的功;
(2)若在圖示位置給線框一初速度,線框的PQ邊恰能運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域II的右邊界,設(shè)線框全部在區(qū)域I中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q1,線框全部在區(qū)域II中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q2,求。
 

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,電感線圈L的直流電阻=1.0Ω,小燈泡的電阻=5.0Ω,=4.0Ω,接在電動(dòng)勢(shì)E="24" V,內(nèi)電阻可忽略的電路上.閉合開(kāi)關(guān)S,待電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān),則在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間(  )
A.支路上電流大小為4 A
B.支路上電流大小為4A
C.支路上電流大小為6A
D.支路上電流大小為6A

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖12-2-12所示,粗細(xì)均勻的電阻為r的金屬圓環(huán),放在圖示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,圓環(huán)直徑為d,長(zhǎng)為L(zhǎng),電阻為的金屬棒ab放在圓環(huán)上,以速度向左勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)到圖示虛線位置時(shí),金屬棒兩端電勢(shì)差為(   )

A、0;           B、;       C、 ;         D

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)里熟悉各種儀器的使用.他將一條形磁鐵放在水平轉(zhuǎn)盤(pán)上,如圖(甲)所示,磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),另將一磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤(pán)旁邊.當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)(及磁鐵)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),引起磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值周期性地變化,該變化的周期與轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致.經(jīng)過(guò)操作,該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上得到了如圖(乙)所示的圖象.該同學(xué)猜測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈,當(dāng)測(cè)得磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)就是穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí),按照這種猜測(cè)(  )
A.在t=0.1s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化
B.在t=0.15s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化
C.在t=0.1s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值
D.在t=0.15s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,為穿過(guò)1匝閉合線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系,下列判斷正確的是( 。
A.0-2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為5V
B.2s-4s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于4s-5s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
C.2s-5s內(nèi)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流方向不變
D.0-2s內(nèi)和5s-10s內(nèi)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流方向相反

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖甲所示,一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n=1000,線圈的面積S=0.02m2,線圈的總電阻r=1Ω,線圈外接一個(gè)阻值R=4Ω的電阻,把線圈放入一方向垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示.求:
(1)在0~4s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變化量;
(2)前4s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
(3)6s內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q.

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