热门试卷

（1）电阻R消耗的功率最大时，回路中感应电流最大，则得回路中感应电流最大值  Imax=

代入得 Imax=A=0.8A

金属棒产生的感应电动势的最大值  εmax=Imax（R+r）

代入得 εmax=0.8×（2+1）V=2.4V

（2）由 εmax=Blv0得  v0===6m/s

（3）当v=3m/s时，棒所受的安培力  F安==0.16N

分两种情况

ⅰ）在上升过程中 mgsinθ+f+F安-F外=ma  ①

又f=μmgcosθ

解得，F外=1.16N，方向沿导轨平面向上      

ⅱ）在下降过程中mgsinθ-f-F安-F外=ma  ②

解得   F外=0.04N，方向沿导轨平面向上     

（4）上升过程：F安===（0.32-0.16t）N

由①得：F外=mgsinθ+f+F安-ma=（1.32-0.16t）N

上升过程运动时间为t==2s

 下滑过程：由②得：F外=mgsinθ-f+F安-ma=（084-0.16t）N

根据对称性可知，上滑过程运动时间也为t=2s．

画出金属棒在整个运动过程中外力F随时间t变化所对应的图线如图所示．

（1）金属棒速度为v时

    产生的感应电动势为E=BLv

    感应电流   I=

   金属棒受到的安培力F=BIL=

   根据牛顿第二定律，得

       a==+μg=+μg

   （2）金属棒运动过程中通过电阻R的电量q=I•△t

    根据法拉弟电磁感应定律

      E=，

      又I=

     得到q=φ=

    （3）根据能量守恒定律，得

      回路产生的焦耳热Q=m-μmgx

答：（1）金属棒速度为v时的加速度为+μg

    （2）金属棒运动过程中通过电阻R的电量为；

   （3）金属棒运动过程中回路产生的焦耳热Q=m-μmgx．

（1）当棒达到匀速运动时，金属棒受到的安培力：

FB=BIL=BL=，

由平衡条件得：F=FB，即：F=，

导体棒的速度v=，

拉力功率P=Fv=

可知，回路的总电阻越大时，拉力功率越大，当R=2Ω时，拉力功率最大，最大功率为Pm=0.75W；

（2）当触头滑到中点即R=1Ω时

棒匀速运动的速度v1==0.25m/s

导体棒产生的感应电动势E1=BLv1=10×0.4×0.25=1V

电容器两极板间电压U1==0.5V，

由于棒在平行板间做匀速直线运动，则小球必带正电

此时小球受力情况如图所示，设小球的入射速度为v0

由平衡条件知：F+f=G 即 q+qv0B=mg…①

当滑头滑至下端即R=2Ω时，棒的速度v2==m/s

导体棒产生的感应电动势 E2=BLv2=1.5V

电容器两极板间的电压U2==1V

由于小球在平行板间做匀速圆周运动

电场力与重力平衡，于是：q=mg…②

代入数值，由①②解得：v0==0.25m/s

小球作圆周运动时洛仑兹力提供向心力

由牛顿第二定律得：qv0B=m

小球作圆周运动的半径为r=0.0125m

答：

（1）导体棒处于稳定状态时拉力的最大功率是0.75W．

（2）小球在两极板间恰好做匀速圆周运动的速度为0.25m/s，做圆周运动的轨道半径为0.0125m．

解：(1)由右手定则可知，电流方向为M→M'，所以M端电势高

(2)金属棒ab切割磁感线感生的感应电动势E=Blv

由题意可知E=2U

解得

解：（1），，，

（2）

（3）

（1）oa是在转动切割   E=BL=0.5V

            Uoa=-E=-0.25V   

         根据右手定则可知，a点电势高

    （2）根据能量守恒定律   mgh=mv2+Q

            得Q=mgh-mv2=0.95J

          由=；=；q=△t==3.93C

答：（1）Oa两点间的电势差是-0.25V，a点电势高．

    （2）小球从a沿圆环滑到b的过程中电路中产生的焦耳热是0.95J，流过回路的电量是3.93C．

（1）由法拉第电磁感应定律可得：E=n，

则有：E=B

而圆形面积为：△S=πR2

导体棒运动的时间为：△t=

 再由闭合电路欧姆定律可得：I==

（2）MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量：q=It

 而闭合电路欧姆定律可得：I=

由法拉第电磁感应定律可得：E=n

所以q==

（3）当导体棒MN通过圆导轨中心时，

产生的感应电动势为E=2BRv  

由闭合电路欧姆定律可得：：I=

   所以通过r的电流：I=2 

答：（1）在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值；

（2）MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量；

（3）当MN通过圆导轨中心时，通过r的电流是2．

（1）感应电流的方向：顺时针绕向 

ε==ld=0.8×0.5×1=0.4V 

感应电流大小：I===0.8A 

（2）由感应电流的方向可知磁感应强度应增加：B=B0+•t

安培力 F=BId=(B0+•t)Id

要提起重物，F≥mg，(B0+•t)Id=mg

t===49.5 s 

答：（1）感应电流的方向：顺时针绕向以及感应电流的大小为0.8A；

（2）经过49.5s时间能吊起重物．

（1）导体棒ab受到安培力的大小为   F=BIL=2×0.5×0.4N=0.4N             

（2）导体棒中电流方向为：a→b，由左手定则判断可知：导体棒ab受到安培力的方向为方向水平向右   

答：（1）导体棒ab受到安培力的大小为0.4N．

（2）导体棒ab受到安培力的方向为水平向右．

（1）根据法拉第电磁感应定律得：

金属棒ab电动势的平均值===0.6V．

（2）从表格中数据可知，0.3s后棒做匀速运动

速度v==5m/s．

由mg-F=0，F=BIL，

I=，E=BLv．

解得m=0.04 Kg

∴ab棒两端的电压，u=E-Ir=0.6V

（3）棒在下滑过程中，有重力和安培力做功，根据动能定理得：

mgs+W安=mv2-0

克服安培力做的功等于回路的焦耳热，

W安=-Q

QR=Q

解得 Q=0.348J

答：（1）在前0.4s的时间内，金属棒ab电动势的平均值是0.6V．

（2）在0.7s时，金属棒ab两端的电压值是0.6V．

（3）在前0.7s的时间内，电阻R上产生的热量Q是0.348J．

解：(1)用1和1分别表示回路的感应电动势和感应电流的大小，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知

1=(2－1)  

1=1/2  

令1表示磁场对每根杆的安培力的大小，则1=1

令1和2分别表示杆、杆和物体加速度的大小，2表示绳中张力的大小，由牛顿定律可知

1=1  

－2=2  

2－1=2  

由以上各式解得1=， 2=  

(2)最终杆及杆的加速度相同，设其为，速度差为  

2=

2=/2令3表示磁场对每根杆的安培力的大小，则3=24表示绳中张力的大小，由牛顿定律可知

3=  

－4=  

4－3=  

由以上各式解得=  

解：(1) 

        (2)U=

        (3)当，方向向下时，；

　　　当，方向向上时，。　　　　

（1）若磁场方向竖直向上，从a向b观察，导线受力情况如图甲所示．

由平衡条件得：

在水平方向上：F-FNsinθ=0

在竖直方向上：mg-FNcosθ=0

其中F=BIL，联立以上各式可解得：

B=．

（2）若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小．

如图乙所示，由力的矢量三角形讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应磁感应强度最小，设其值为Bmin，则：

BminIL=mgsinθ，

得：Bmin=

根据左手定则判定知，该磁场方向垂直于斜面向上．

答：（1）若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为．

（2）若要求磁感应强度最小，磁感应强度的最小值为．方向垂直于斜面向上．

解：（1）设液体从喷口水平射出的速度为V0，活塞移动的速度为V，有　

V0＝S，V0A＝VL2V＝（A／L2）V0＝（AS／L2）

（2）设装置功率为P，ΔT时间内有Δm质量的液体从喷口射出，有　　

PΔT＝（1／2）Δm（V02－V2）　

因为Δm＝L2VΔTρ

有P＝（1／2）L2Vρ（V02－V2）＝（Aρ／2）（1－（A2／L4））V03即P＝（Aρ（L4－A2）S3／2L4）（g／2h）3／2（3）由P＝F安V

得（1／2）L2ρV（V02－（A2／L4）V02）＝BILV

即B＝ρV02（L4－A）／2IL3＝ρ（L4－A2）S2g／4IhL3（4）由U＝BLV，可知喷口液体的流量减少，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小