(15 分)如圖甲,有兩根相互平行、間距為L(zhǎng)的粗糙金屬導(dǎo)軌,它們的電阻忽略不計(jì)在MP之間接阻值為R 的定值電阻,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ。在efhg矩形區(qū)域內(nèi)有垂直斜面向下、寬度為d 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)未畫(huà)出),磁感應(yīng)強(qiáng)度B 隨時(shí)間t 變化的規(guī)律如圖乙。在t =" 0" 時(shí)刻,一質(zhì)量為m 、電阻為r的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置,從ab位置由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑,t = t0時(shí)刻進(jìn)人磁場(chǎng),此后磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0并保持不變。棒從ab到ef 的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻R 上的電流大小不變。求:

(1)0~t0時(shí)間內(nèi)流過(guò)電阻R 的電流I 大小和方向;
(2)金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(3)金屬棒從ab到ef 的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻R 上產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(1),方向是M→P;(2);(3)。

試題分析:(1)0~t0時(shí)間內(nèi),回路中的電流由磁場(chǎng)變化產(chǎn)生,由法拉第電磁感應(yīng)定律有
回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):    2分
由于電路的總電阻為R+r,則根據(jù)閉合電路歐姆定律: 2分
由于在0~t0時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是增強(qiáng)的,即磁通量增大,故由楞次定律可得,回路產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上,則流過(guò)電阻R的電流方向是M→P。         1分
(2)由題意可知,金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后電阻上電流保持不變,則金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)   1分
所受安培力為:        1分
對(duì)金屬棒進(jìn)行受力分析可得:      2分
解之得:     1分
(3)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)中有:      2分
導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:    1分
根據(jù)焦耳定律有:    2分
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:計(jì)算題

如圖甲所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌的間距l(xiāng)=0.50 m,一端接有阻值R=1.0 Ω的電阻.質(zhì)量m=0.10 kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直,電阻r=0.25 Ω.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1. 0 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.t=0時(shí)刻,對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電路中的電流隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.電路中其他部分電阻忽略不計(jì),g取10 m/s2.求:
 
(1)4.0 s末金屬棒ab瞬時(shí)速度的大小;
(2)3.0 s末力F的瞬時(shí)功率;
(3)已知0~4.0 s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.64 J,試計(jì)算F對(duì)金屬棒所做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖,一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形虛線(xiàn)框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng); 一個(gè)邊長(zhǎng)也為l的正方形導(dǎo)線(xiàn)框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直; 虛線(xiàn)框?qū)蔷(xiàn)ab與導(dǎo)線(xiàn)框的一條邊垂直,ba的延長(zhǎng)線(xiàn)平分導(dǎo)線(xiàn)框.在t=0時(shí), 導(dǎo)線(xiàn)框從圖示位置開(kāi)始以恒定速度沿ab方向開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,直到整個(gè)導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域.以i表示導(dǎo)線(xiàn)框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度,取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎铝斜硎緄-t關(guān)系的圖示中,可能正確的是:

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

一個(gè)“∠”形導(dǎo)軌垂直于磁場(chǎng)固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,a是與導(dǎo)軌材料相同、粗細(xì)相同的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好。在外力作用下,導(dǎo)體棒以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng),以導(dǎo)體棒在右圖所示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn),下列物理量隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(16分)2010 年上海世博會(huì)某國(guó)家館內(nèi),有一“自發(fā)電”地板,利用游人走過(guò)此處,踩踏地板發(fā)電.其原因是地板下有一發(fā)電裝置,如圖⑴所示,裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)截面半徑為r、匝數(shù)為n的線(xiàn)圈,無(wú)摩擦地套在磁場(chǎng)方向呈輻射狀的永久磁鐵槽中.磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)沿半徑方向均勻分布,圖⑵為橫截面俯視圖.輕質(zhì)地板四角各連接有一個(gè)勁度系數(shù)為k的復(fù)位彈簧(圖中只畫(huà)出其中的兩個(gè)),輕質(zhì)硬桿P將地板與線(xiàn)圈連接,從而帶動(dòng)線(xiàn)圈上下往返運(yùn)動(dòng)(線(xiàn)圈不發(fā)生形變),便能發(fā)電.若線(xiàn)圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線(xiàn)圈的總電阻為R0,現(xiàn)用它向一個(gè)電阻為R的小燈泡供電.為便于研究,將某人走過(guò)時(shí)對(duì)板的壓力使線(xiàn)圈發(fā)生的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律簡(jiǎn)化為圖⑶所示.(彈簧始終處在彈性限度內(nèi),取線(xiàn)圈初始位置x=0,豎直向下為位移的正方向)求:

⑴0~t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的大小及方向;
⑵t=t0/2時(shí)地板受到的壓力;
⑶人踩踏一次地板所做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向),導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計(jì),導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài).規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较,水平向右的方向(yàn)橥饬Φ恼较,則在0~2t0時(shí)間內(nèi),能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流與時(shí)間及外力與時(shí)間關(guān)系的圖線(xiàn)是(  )

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在一傾角為37°的粗糙絕緣斜面上,靜止地放置著一個(gè)匝數(shù)n=10匝的圓形線(xiàn)圈,其總電阻R=3.14 Ω、總質(zhì)量m=0.4 kg、半徑r=0.4 m.如果向下輕推一下此線(xiàn)圈,則它剛好可沿斜面勻速下滑.現(xiàn)在將線(xiàn)圈靜止放在斜面上后.在線(xiàn)圈的水平直徑以下的區(qū)域中,加上垂直斜面方向的,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按如下圖所示規(guī)律變化的磁場(chǎng)(提示:通電半圓導(dǎo)線(xiàn)受的安培力與長(zhǎng)為直徑的直導(dǎo)線(xiàn)通同樣大小的電流時(shí)受的安培力相等)問(wèn):
(1)剛加上磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流大小I.
(2)從加上磁場(chǎng)開(kāi)始到線(xiàn)圈剛要運(yùn)動(dòng),線(xiàn)圈中產(chǎn)生的熱量Q.(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為1 kg的單匝均勻正方形銅線(xiàn)框,在1位置以速度v0=3 m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)t=0,此時(shí)線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 V,在t=3 s時(shí)刻線(xiàn)框到達(dá)2位置開(kāi)始離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng).此過(guò)程中v-t圖象如圖乙所示,那么(   )
A.t=0時(shí)線(xiàn)框右側(cè)的邊兩端M、N間電壓為0.25 V
B.恒力F的大小為1.0 N
C.線(xiàn)框完全離開(kāi)磁場(chǎng)的位置3的瞬時(shí)速度為2 m/s
D.線(xiàn)框完全離開(kāi)磁場(chǎng)的位置3的瞬時(shí)速度為1 m/s

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線(xiàn)圈,規(guī)定線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示,當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t發(fā)生如圖乙所示變化時(shí),下圖中正確表示線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是(  )

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