【題目】如圖所示,光滑斜面的傾角α=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長l1=lm,bc邊的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=10N.斜面上ef線(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均勻磁場,磁感應強度B隨時間t的變化情況如B﹣t圖象,時間t是從線框由靜止開始運動時刻起計的.如果線框從靜止開始運動,進入磁場最初一段時間是勻速的,ef線和gh的距離s=5.1m,求:

(1)線框進入磁場時勻速運動的速度v;
(2)ab邊由靜止開始到運動到gh線處所用的時間t;
(3)線框由靜止開始到運動到gh線的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱.

【答案】
(1)

解:因為線框進入磁場的最初一段時間做勻速運動,

所以線框abcd受力平衡F=mgsinα+FA

ab邊進入磁場切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢E=Bl1v

形成的感應電流

受到的安培力FA=BIl1

F=mgsinα+

代入數(shù)據(jù)解得v=2m/s,

故線框進入磁場時勻速運動的速度v=2m/s


(2)

解:線框abcd進入磁場前時,做勻加速直線運動;

進磁場的過程中,做勻速直線運動;

進入磁場后到運動到gh線,仍做勻加速直線運動.

線框進入磁場前,線框僅受到細線的拉力F、斜面的支持力和線框重力,

由牛頓第二定律得:F﹣mgsinα=ma

線框進入磁場前的加速度: =5m/s2

進磁場前線框的運動時間為:

進磁場過程中勻速運動時間:

線框完全進入磁場后線框受力情況同進入磁場前,

所以該階段的加速度仍為:a=5m/s2

解得:t3=1s

故ab邊由靜止開始運動到gh線所用的時間為:t=t1+t2+t3=1.7s


(3)

解:

由(2)問可知,ab邊由靜止開始運動到gh線所用的時間為1.7s,因此有因磁場變化產(chǎn)生熱量的時間為:

t4=1.7s﹣0.9s=0.8s

整個運動過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=FAl2+Q1=(F﹣mgsinθ)l2+Q1=3.5J

故整個過程產(chǎn)生的焦耳熱為3.5J


【解析】(1)對線框進入磁場時進行受力分析,尤其注意安培力的大小與方向,然后根據(jù)平衡條件列方程求解.(2)弄清線框的運動情況,然后根據(jù)相應規(guī)律求解.線框開始做初速度為零的勻加速直線運動,然后勻速運動進入磁場,當完全進入時若磁場不變則感應電流為零不受安培力,若磁場變化,整個線框所受安培力為零,因此線框?qū)⒆鰟蚣铀僦本運動,加速度與開始時相同.(3)產(chǎn)生的焦耳熱可以分為兩部分求解,開始進入磁場時,克服安培力做功產(chǎn)生焦耳熱,該過程根據(jù)功能關系可求解,二是線框完全進入,當磁場隨時間均勻變化時,線框中形成穩(wěn)定的電流,此時產(chǎn)生的焦耳熱可以根據(jù)公式:Q=I2Rt求解.

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【題目】如圖所示是一個交流發(fā)電機的示意圖,線框abcd處于勻強磁場中,已知ab=bc=10cm,勻強磁場的磁感應強度B=1T,線圈的匝數(shù)N=100,線圈的總電阻r=5Ω,外電路負載電阻R=5Ω,線圈ω=20rad/s,電表是理想電表,求:

(1)電壓表的示數(shù);
(2)負載電阻R上的電功率;
(3)從圖示位置開始轉(zhuǎn)90°的過程中通過電阻R的電量;
(4)轉(zhuǎn)動一圈外力至少做多少功.

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A. 斜面對小球的彈力為

B. 斜面和豎直擋板對小球彈力的合力為

C. 若增大加速度a,斜面對小球的彈力一定增大

D. 若增大加速度a,豎直擋板對小球的彈力一定增大

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A.一定有x2=3x1
B.小球在B點的瞬時速度大小為
C.小球的加速度大小為
D.CD段位移大小為4x2﹣5x1

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(1)穿過線圈平面的最大磁通量Φm;
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【題目】如圖所示,通電導線旁邊同一平面內(nèi)有矩形線圈abcd.則( )

A.若線圈向右平動,其中感應電流方向是abcda
B.若線圈在線圈平面內(nèi)沿電流方向平動,無感應電流產(chǎn)生
C.當線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動時,其中感應電流方向是abcda
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B.A管是用鋁制成的,B管是用膠木制成的
C.A管是用膠木制成的,B管是用塑料制成的
D.A管是用膠木制成的,B管是用鋁制成的

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