如下圖所示，在距離水平地面h=0.8m的虛線的上方有一個方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場。正方形線框abcd的邊長l=0.2m，質(zhì)量m=0.1kg，電阻R=0.08Ω。某時刻對線框施加豎直向上的恒力F=1N，且ab邊進(jìn)入磁場時線框以v0=2m/s的速度恰好做勻速運(yùn)動。當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場后，立即撤去外力F，線框繼續(xù)上升一段時間后開始下落，最后落至地面。整個過程線框沒有轉(zhuǎn)動，線框平面始終處于紙面內(nèi)，g取10m/s2。求：

（1）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；

（2）線框從開始進(jìn)入磁場運(yùn)動到最高點所用的時間；

（3）線框落地時的速度的大小。


【命題立意】本題主要考查電磁感應(yīng)與能量守恒綜合問題

【思路點撥】對于電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題，應(yīng)弄清在過程中有哪些能量參與了轉(zhuǎn)化，什么能量減少了，什么能量增加了，由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律即可求出轉(zhuǎn)化的能量。能量的轉(zhuǎn)化和守恒是通過做功來實現(xiàn)的，安培力做功是聯(lián)系電能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的橋梁。因此，也可由功能關(guān)系（或動能定理）計算安培力的功，從而確定電能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的量。

【答案】（1）1T  （2）0.9s  （3）vt=4m/s

【解析】（1）線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流（1分）

線框恰好做勻速運(yùn)動，有F=mg+IBl（2分）代入數(shù)據(jù)解得B=1T（2分）

（2）設(shè)線框進(jìn)入磁場做勻速運(yùn)動的時間為，有（1分）

線框全部進(jìn)入磁場后做豎直上拋運(yùn)動，到最高點時所用時間（1分）

線框從開始進(jìn)入磁場運(yùn)動到最高點，所用時間t=t1+t2=0.9s（2分）

（3）線框從最高點回到到磁場邊界時速度大小不變，線框所受安培力大小也不變，則IBl=mg（1分）因此，線框穿出磁場過程還是做勻速運(yùn)動，離開磁場后做豎直上拋運(yùn)動，由機(jī)械能守恒定律可得（2分）代入數(shù)據(jù)解得線框落地時的速度vt=4m/s（2分）


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，高為h的光滑絕緣曲面處于勻強(qiáng)電場中，勻強(qiáng)電場的方向平行于豎直平面，一帶電荷量為+q，質(zhì)量為m的小球，以初速度為v0從曲面底端的A點開始沿曲面表面上滑，到達(dá)曲面頂端B點的速度仍為v0，則  

（     ）

A．電場力對小球做功為

B．A、B兩點的電勢差為

C．小球在B點的電勢能大于在A點的電勢能

D．電場強(qiáng)度的最小值為

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科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，有一個正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域abcd，e是ad的中點，f是cd的中點，如果在a點沿對角線方向以速度v射入一帶負(fù)電的帶電粒子，恰好從e點射出，則                                              

（     ）

A．如果粒子的速度增大為原來的二倍，將從d點射出

B．如果粒子的速度增大為原來的三倍，將從f點射出

C．如果粒子的速度不變，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼亩�，也將�?i>d點射出

D．只改變粒子的速度使其分別從e、d、f點射出時，從f點射出所用時間最短

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科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，在勻強(qiáng)磁場B中放一電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟固定的大導(dǎo)體矩形環(huán)M相連接，導(dǎo)軌上放一根金屬導(dǎo)體棒ab并與導(dǎo)軌緊密接觸，磁感應(yīng)線垂直于導(dǎo)軌所在平面。若導(dǎo)體棒勻速地向右做切割磁感線的運(yùn)動，則在此過程中M所包圍的固定閉合小矩形導(dǎo)體環(huán)N中電流表內(nèi)                                （     ）

A．有自下而上的恒定電流

B．產(chǎn)生自上而下的恒定電流

C．電流方向周期性變化

D．沒有感應(yīng)電流

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科目：高中物理 來源： 題型：


一個閉合回路由兩部分組成，如右圖所示，右側(cè)是電阻為r的圓形導(dǎo)線；置于豎直方向均勻變化的磁場B1中，左側(cè)是光滑的傾角為θ的平行導(dǎo)軌，寬度為d，其電阻不計。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，且只分布在左側(cè)，一個質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒此時恰好能靜止在導(dǎo)軌上，分析下述判斷不正確的是     

（     ）

A．圓形線圈中的磁場，可以方向向上均勻增強(qiáng)，也可以方向向下均勻減弱

B．導(dǎo)體棒a、b受到的安培力大小為mgsinθ

C．回路中的感應(yīng)電流為

D．圓形導(dǎo)線中的電熱功率為

 

 

 

 

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，圖中線框平面處于豎直面內(nèi)。下述說法正確的是                                    

（     ）

A．當(dāng)線框由此轉(zhuǎn)過90°時，線框轉(zhuǎn)至中性面，則電流表示數(shù)為零

B．線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大，感應(yīng)電流最大

C．當(dāng)線框由此轉(zhuǎn)過90°時，穿過線框的磁通量最大，感應(yīng)電流最大

D．若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的示數(shù)也增大一倍

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科目：高中物理 來源： 題型：


一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如下圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0Ω，則外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如下圖乙所示。

求：（1）電壓表的示數(shù)；

（2）發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱；

（3）若發(fā)電機(jī)是單匝線圈，通過線圈的最大磁通量。

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科目：高中物理 來源： 題型：


某實驗小組在實驗室做“驗證牛頓運(yùn)動定律”實驗：

（1）甲同學(xué)在物體所受合外力不變時，改變物體的質(zhì)量，得到數(shù)據(jù)如下表所示｡

實驗次數(shù)

物體質(zhì)量m(kg)

物體的加速度a(m/s2)

物體質(zhì)量的倒數(shù)1/m(1/kg)

1

0.20

0.78

5.00

2

0.40

0.38

2.50

3

0.60

0.25

1.67

4

0.80

0.20

1.25

5

1.00

0.16

1.00

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在下圖所示的坐標(biāo)中描出相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)點，并作出圖象｡

②由圖象，你得出的結(jié)論為                                              ｡

③物體受到的合力大約為                      ｡（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）乙同學(xué)在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變對小車的拉力，由實驗數(shù)據(jù)作出的a—F圖象如下圖所示，則該圖象中圖線不過原點的原因是：                                                                ，小車的質(zhì)量為          kg。（保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：


磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長邊MN長為l，平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖所示。列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，如圖b所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同， 整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化可以忽略，并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時刻速度為v(v<v0)。

(1)簡要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動力的原理；

(2)為使列車獲得最大驅(qū)動力，寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式：

(3)計算在滿足第(2)問的條件下列車速度為v時驅(qū)動力的大小。

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