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2014-04-08
(2)ab杆加速运动的距离.
答案:(1)0.28 W (2)0.72 m
解析:(1)设导轨间距为L,磁感应强度为B,ab杆匀速运动的速度为v,电流为I,此时ab杆的受力如图所示.
由平衡条件得F=μmg+ILB
由欧姆定律得I=BLvR+r=UR
解得BL=1 T•m,v=0.4 m/s
F的功率P=Fv=0.7×0.4 W=0.28 W
(2)设加速运动的距离为s,由法拉第电磁感应定律得
E=ΔΦΔt=BLst,又E=I(R+r)
解得s=qR+rBL=0.72 m
12.如图所示,正方形线框abcd放在光滑绝缘的水平面上,其边长L=0.5 m、质量m=0.5 kg、电阻R=0.5 Ω,M、N分别为线框ad、bc边的中点.图示两个虚线区域内分别有竖直向下和向上的匀强磁场,磁感应强度均为B=1 T,PQ为其分界线.线框从图示位置以速度v0=2 m/s匀速向右滑动,当MN与PQ重合时,线框的速度v1=1 m/s,此时立刻对线框施加一沿运动方向的水平拉力,使线框匀速运动直至完全进入右侧匀强磁场区域.求:
(1)线框由图示位置运动到MN与PQ重合的过程中磁通量的变化量;
(2)线框运动过程中最大加速度的大小;
(3)线框在图示位置起直至完全进入右侧匀强磁场区域运动过程中,线框中产生的焦耳热.
答案:(1)0.25 Wb (2)8 m/s2 (3)1.25 J
解析:(1)MN与PQ重合时,穿过线框的磁通量为零,故磁通量的变化量为ΔΦ=BS=BL2=0.25 Wb
(2)cd边刚过PQ的瞬间,线框中的感应电动势最大,E=2BLv0=2×1×0.5×2 V=2 V
感应电流的大小为I=ER=4 A
线框所受安培力的大小为
F=2BIL=2×1×4×0.5 N=4 N
线框最大加速度的大小为a=Fm=8 m/s2
(3)MN到达PQ前,由能量守恒可知,线框中产生的焦耳热为Q1=12mv02-12mv12=0.75 J
MN与PQ重合的时刻,线框中的感应电动势
E1=2BLv1=2×1×0.5×1 V=1 V
MN经过PQ后,线框中产生的焦耳热
Q2=E12L2Rv1=0.5 J
故在整个运动过程中,线框中产生的焦耳热为
Q=Q1+Q2=1.25 J
13.(2010•广东理综)如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中,金属棒上的感应电动势E随时间t变化的图示(如图所示),可能正确的是( )
答案:A
解析:细金属棒PQ做匀速运动切割磁感线时,E=BLv,是常数.开始没有切割,没有电动势,最后一段也没有切割,没有电动势.
14.(2010•山东理综)如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其边界,OO′为其对称轴.一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动,当运动到关于OO′对称的位置时
( )
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为2Blv0
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
答案:AD
解析:根据右手定则,回路中感应电流的方向为逆时针方向.
15.(2010•江苏单科)如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中,正确的是( )
答案:B
解析:开关闭合时,由于线圈的自感阻碍作用,可看作电阻,线圈电阻逐渐减小,并联电路电阻逐渐减小,电压UAB逐渐减小;开关闭合后再断开时,线圈的感应电流与原电流方向相同,形成回路,灯泡的电流方向与原来方向相反,并逐渐减小到0,所以本题选B.
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