16.如圖所示,邊長為L正方形金屬線框,它的質(zhì)量為m、電阻為R,用細(xì)線把它懸掛于一個有界的勻強(qiáng)磁場邊緣.金屬框的上半部處于磁場內(nèi),下半部處于磁場外,磁場隨時間的變化規(guī)律為B=kt.已知細(xì)線所能承受的最大拉力為2mg,則:
(1)感應(yīng)電流的大小和方向
(2)金屬框下半部消耗的電功率
(3)從t=0開始,經(jīng)多長時間細(xì)線會被拉斷?

分析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出線圈回路電流的大小,依據(jù)楞次定律,判定感應(yīng)電流的方向;
根據(jù)P=I2R,即可求解下半部消耗的電功率;
再依據(jù)安培力的大小和方向,根據(jù)平衡條件進(jìn)一步求解.

解答 解:(1)、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,則有感應(yīng)電動勢為:E=n$\frac{△∅}{△t}$=n$\frac{△B}{△t}$•$\frac{{L}^{2}}{2}$=k$\frac{{L}^{2}}{2}$;
那么依據(jù)閉合電路歐姆定律,則感應(yīng)電流大小為:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{k{L}^{2}}{2R}$;
再由楞次定律,則有:感應(yīng)電流方向逆時針,
(2)、根據(jù)功率表達(dá)式有:P=I2R,
那么金屬框下半部消耗的電功率為:P=($\frac{k{L}^{2}}{2R}$)2$\frac{R}{2}$=$\frac{{k}^{2}{L}^{4}}{8R}$;
(3)、根據(jù)安培力表達(dá)式,則有安培力為:F=BIl=$\frac{{k}^{2}{L}^{3}}{2R}t$,
根據(jù)左手定則可知,安培力方向向下,故當(dāng)細(xì)線承受的最大拉力為2mg時有:T=2mg=F+mg,
將F代入解得:t=$\frac{2mgR}{{k}^{2}{L}^{3}}$;
答:(1)感應(yīng)電流的大小$\frac{k{L}^{2}}{2R}$和方向為逆時針;
(2)金屬框下半部消耗的電功率$\frac{{k}^{2}{L}^{4}}{8R}$;
(3)從t=0開始,經(jīng)$\frac{2mgR}{{k}^{2}{L}^{3}}$的時間細(xì)線會被拉斷.

點評 本題考查了電磁感應(yīng)定律和安培力公式、左手定則、受力平衡等知識點的簡單綜合應(yīng)用,注意楞次定律與右手定則的區(qū)別.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.將一個重力為5N的物體勻速提高3m,在這個過程中( 。
A.拉力做的功是15JB.物體克服重力做的功是15J
C.合力做的功是15JD.重力勢能增加了15J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.在光滑絕緣水平面的O點固定一個電荷量為+Q的點電荷,在水平面上的P點的正上方有一質(zhì)量為m、電荷量為-q的負(fù)檢驗電荷(重力不計),該檢驗電荷在外力作用下從P點由靜止沿PN向左運動,經(jīng)過N點時速度為v,此過程外力做功為W、圖中θ=60°,規(guī)定電場中N點的電勢為零.則在+Q形成的電場中( 。
A.N點電勢低于P點電勢B.P點電勢為-$\frac{m{v}^{2}-2W}{2q}$
C.P點電場強(qiáng)度大小是N點的$\frac{3}{4}$D.檢驗電荷的機(jī)械能增加了W

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場.下列說法正確的是( 。
A.感生電場不同于靜電場.其電場線是閉合曲線
B.由感生電場產(chǎn)生的感生電動勢的表達(dá)式為E=n$\frac{△Φ}{△t}$
C.感生電場產(chǎn)生感生電動勢中的非靜電力是洛倫茲力
D.感生電動勢對應(yīng)的非靜電力對自由電荷不做功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.兩塊上下平行的帶電金屬板間有一質(zhì)量為1.5×10-8kg的帶電油滴,所帶電荷量為-4.9×10-22C,油滴恰好勻速下降.試求兩金屬板間的電場強(qiáng)度大小和兩極板的帶電性質(zhì).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,物塊A放在木板B上,A、B的質(zhì)量均為m,A、B之間的動摩擦因數(shù)為μ,B與地面之間的動摩擦因數(shù)為$\frac{μ}{3}$.若將水平力作用在A上,使A剛好要相對B滑動,此時A的加速度為a1;若將水平力作用在B上,使B剛好要相對A滑動,此時B的加速度為a2,則a1與a2的比為( 。
A.1:1B.2:3C.1:3D.3:2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.某船在靜水中劃行的速率為3m/s,要渡過30m寬的河,水的流速為5m/s,下列說法中錯誤的是( 。
A.該船不可能沿垂直于河岸的航線抵達(dá)對岸
B.該船渡河的最小速率是4m/s
C.該船渡河所用時間至少是10s
D.該船渡河所經(jīng)位移大小至少是50m

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.某同學(xué)要測定電爐絲的電阻率,進(jìn)行了如下操作:
(1)取一段新的緊密繞制25匝的電爐絲.由圖1可知電爐絲的直徑為1.0mm;
(2)把電爐絲拉直,用選擇旋鈕指向歐姆擋“×1”位置且已調(diào)零的多用電表粗略測量該電爐絲的電阻,根據(jù)圖2所示的表盤,可讀出被測電爐絲的阻值為8Ω.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

16.某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量一圓柱體的直徑d,則由圖可讀出d=2.98cm.用螺旋測微器測量某工件的長度L,則由圖可讀出L=6.123mm.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案