- 电磁感应中的能量转化
- 共184题
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个上端固定的绝缘轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,除电阻R外其余电阻不计,导轨所在平面与一匀强磁场垂直,静止时金属棒位于A处,此时弹簧的伸长量为Δl。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道,固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直竖直轨道平面。竖直轨道上部套有一金属条bc,bc的电阻为R,质量为2m,可以在轨道上无摩擦滑动,开始时被卡环(图中未画出卡环)卡在竖直轨道上处于静止状态。在bc的正上方高H处,自由落下一质量为m的绝缘物体,物体落到金属条上之前的瞬问,卡环立即释放,两者粘在一起加速下落。设金属条与导轨的摩擦和接触电阻均忽略不计,竖直轨道足够长。
求:
(1)金属条开始下落时的初速度的大小;
(2)金属条在加速下落过程中,加速度a = 时,金属条中电流强度I的大小;
(3)金属条下落h时,恰好达到最大速度,求在这一过程中感应电流产生的热量。
正确答案
见解析。
解析
(1)由,物块m自由下落与金属条碰撞的速度为
设物体m落到金属条2m上,金属条立即与物体有相同的速度v开始下落,
由m和2m组成的系统相碰过程动量守恒
则
(2)当金属条和物体的加速度达到时,有:
,
则: I=3mg/2BL
(3)金属条和物体一起下滑过程中受安培力和重力,随速度变化,安培力也变化, 做变加速度运动,最终所受重力和安培力相等,加速度也为零,物体将以速度做匀速运动,则有:
;
金属条的最终速度为:
下落h的过程中,设金属条克服安培力做功为WA,由动能定理:
;
感应电流产生的热量:Q=WA
得:Q=3mg(h+H/9)-27m3g2R2/2B4L4 ;
知识点
如图所示,在地面上方等间距分布着足够多的、水平方向的条形匀强磁场,每一条形磁场区域的宽度及相邻区域的间距均为d。现有一边长为l(l<d)的正方形线框在离地高h处以水平初速度v0从左侧磁场边缘进入磁场,运动中线框平面始终竖直,最终落在地面上,不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
略
知识点
32.电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m,两导轨间距L=0.75m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r=0.5Ω,质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J.(取g=10m/s2)求:
(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安;
(2)金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a;
(3)为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下:“由动能定理,,……”由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答。
正确答案
见解析。
解析
(1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热,由于,因此
∴
(2)金属棒下滑时受重力和安培力
由牛顿第二定律
∴
(3)此解法正确。
金属棒下滑时舞重力和安培力作用,其运动满足
上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正确。
∴
知识点
21.如图7所示,倾角为θ的粗糙斜面上静止放置着一个质量为m的闭合正方形线框abcd,它与斜面间动摩擦因数为μ.线框边长为l,电阻为R.ab边紧靠宽度也为l的匀强磁场的下边界,磁感应强度为B,方向垂直于斜面向上.将线框用细线沿斜面通过光滑定滑轮与重物相连,重物的质量为M,如果将线框和重物由静止释放,线框刚要穿出磁场时恰好匀速运动.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
略
知识点
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