热门试卷

解：（1）进入磁场过程时间：

产生的感应电流大小：，电流方向逆时针

cd两端电压：

完全进入磁场的过程时间：，电流I2=0

cd两端电压：

离开磁场的过程时间：

产生感应电流的大小：，电流方向顺时针

cd两端电压：

感应电流的I-t图象（取顺时针电流为正）以及cd两端点的电压Ucd-t图象如下：

（2）在全过程中产生的焦耳热1J  

（1）导体棒切割磁感线产生的电动势为：E=Bdv

根据欧姆定律得电流为：

I===A=2.4A

（2）由于导体棒做匀速直线运动，有：

F=F安=BId=0.2×2.4×0.3N=0.144N．

答：（1）通过R的感应电流大小为2.4A；

（2）外力F的大小0.144N．

要使棒不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有：

B0L2=BL（L+vt），

解之得：B=

答：磁感应强度随时间变化的规律为：B=．

解：（1）感应电动势为=1V 

感应电流为=0.5 A                                    

（2）安培力=0.05 N

导体棒匀速运动，拉力与安培力平衡                                                        

（3）导体棒移动3m的时间为= 0.3s 

根据焦耳定律，导体棒移动3m过程中回路中产生的热量（或10.15 J）

根据能量守恒，撤去拉力后回路中产生的热量Q2== 0.5J   

整个过程回路中产生的热量

（1）

当距离在0-l过程：线框做匀速直线运动，产生的感应电流不变．

当距离在l-2l过程：穿过线框的磁通量不变，没有感应电流产生，线框做匀加速直线运动，当ad进入磁场时，线框受到的安培力大于重力，做加速度减小的变减速运动，感应电流随距离减小．作出图象如图．

（2）线圈刚进入磁场时的速度为V．由E=B•2lV，I=，F=BIl得

安培力F=

由题，线圈bc进入磁场时恰好匀速，则有

 F=mg

得到=mg

解得V=

根据机械能守恒定律得

  mgh=mV2

解得h=；

（3）从线框开始下落到ad边离开磁场时，根据能量守恒定律得

线圈通过磁场区域共释放的焦耳热Q=mg（h+3l）-mv2=3mgl+-mv2

答：

（1）线圈中产生的感应电流i随距离L变化的关系图象如图；

（2）线圈刚进入磁场时的速度是V=，下落高度是h=；

（3）线圈通过磁场区域共释放的焦耳热Q=3mgl+-mv2．

解：（1）E=BLv

（2）

（3）q=

或q=

（1）L2切割磁感线产生感应电动势，

电压表测L1两端电压，电路电流：

I===2A，

L2所受的安培力：

FB=BId=0.2×2×0.5=0.2N，

对L2由牛顿第二定律得：F-FB=m2a，

解得，L2的加速度：a===1.2m/s2；

（2）当杆做匀速直线运动时，棒L2速度达到最大，此时电路电流为Im，

L2切割磁感线产生感应电动势：E=Bdvm，

电路电流Im=，

安培力：FB=BImd=，

杆做匀速直线运动，由平衡条件得：

F=FB，即：F=，

解得：vm==16m/s；

答：（1）当电压表读数为U=0.2V时，棒L2的加速度为1.2m/s2；（2）棒L2能达到的最大速度为16m/s．

（1）金属棒进入磁场前，F1=f=μN=μmg

金属棒在磁场中运动时，F2=f+F安=f+BIL

又I==，

联立得  F2=μmg+

（2）在非磁场区域外力F1所做的功为  W1=F1[2a+（n-1）b]=μmg[2a+（n-1）b]

在磁场区域外力F2所做的功为  W2=F2×na=(μmg+)na

在此过程拉力所做的总功  W=W1+W2=μmg[(n+2)a+(n-1)b]+

（3）要使棒进入各磁场的速度都相同，金属棒在无磁场区域做加速运动，在磁场区域做减速运动，则穿过各段磁场时，感应电动势减小，路端电压减小，而且速度减小时，安培力减小，加速度减小，则路端电压减小变化慢，电压图象的斜率减小，可作出电压图象如图．

（4）进入各磁场时的速度均相同，等于从OO´运动2a位移时的速度，根据动能定理得

   (F-μmg)×2a=mv′2

每经过一段磁场产生的电能相同，设为E电，根据动能定理，有

     Fa-μmga-E电=mv2-mv′2

所以

Q=×2R=n(F-μmg)(a+b)，

解得 v=

答：（1）金属棒进入磁场前拉力F1的大小为μmg，进入磁场后拉力F2的大小为μmg+；

（2）金属棒从OO′开始运动到刚离开第n段磁场过程中，拉力所做的功为μmg[（n+2）a+（n-1）b]+；

（3）电压图象如图；

（4）整个过程导轨左端电阻上产生的热量为n(F-μmg)(a+b)，金属棒从第n段磁场穿出时的速度为．

（1）由于线框cd边刚进入磁场时，线框恰好开始做匀速运动，故此时线框所受合力为零，分析可知 F-mg-FA=0

设此时线框的运动速度为v，安培力FA=BIL

感应电流    I=     

感应电动势    E=BLv

联立以上各式解得：线框匀速穿过磁场时的速度 v=

代入数据，解得：v=24 m/s　　

根据动能定理，线框从Ⅰ位置到cd边刚进入磁场的过程中，有

   F•H-mg•H=mv2　　

代入数据，解得：H=9.6 m　　

（2）恒力F做的功　W=F•（H+h+L）　  

代入数据，解得　W=42.4 J  　

从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中，拉力F所做的功等于线框增加的重力势能和产生的热量Q，即

  F•（h+L）=mg•（h+L）+Q　  

代入数据，解得　 Q=3.0 J　

答：

（1）线框进入磁场前与磁场下边界的距离H是9.6m；

（2）线框从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ的过程中，恒力F做的功是42.4J，线框内产生的热量是3J．