- 电磁感应中的能量转化
- 共184题
25.如图甲,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定,M、P之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B = 0.5T。质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆a b,测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R,得到vm与R的关系如图乙所示。已知两轨道之间的距离为L = 2m,重力加速度g取l0m/s2,轨道足够长且电阻不计。
(1)当R = 0时,求杆a b匀速下滑过程中产生感生电动势E的大小及杆中的电流方向;
(2)求金属杆的质量m和阻值r;
(3)当R = 4Ω时,求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W。
正确答案
解析
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知识点
24.如图所示,两光滑金属导轨,间距d=0.2m,在桌面上的部分是水平的,仅在桌面上有磁感应强度B=0.1T、方向竖直向下的有界磁场。电阻R=3。桌面高H=0.8m,金属杆ab质量m=0.2kg,其电阻r=1
,在导轨上距桌面h=0.2m的高处由静止释放,落地点距桌面左边缘的水平距离s=0.4m,g=10m/s2。求:
(1)金属杆刚进入磁场时,R上的电流大小。
(2)整个过程中电阻R放出的热量。
正确答案
解析
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知识点
25.如图所示,半径为r1,的圆形区域内有匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B0、方向 垂直纸面向里,半径为r2的金属圆环右侧开口处与右侧电路相连,已知圆环电阻为R,电阻R1=R2=R3=R,电容器的电容为C,圆环圆心O与磁场圆心重合,一金属棒MN与金属环接触良好,不计棒与导线的电阻,电键S1处于闭合状态、电键S2处于断开状态.
(1)若棒MN以速度v0沿环向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径的瞬间产生的电动势和流过R1的电流;
(2)撤去棒MN后,闭合电键S2,调节磁场,使磁感应强度B的变化率n,n为常数,求电路稳定时电阻R3在t0时间内产生的焦耳热;
(3)在(2)问情形下,求断开电键S1后流过电阻R2的电量。
正确答案
解析
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知识点
21.如图甲所示,在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4,在L1L2之间和L3L4之间存在匀强磁场,磁感应强度B大小均为1T,方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形线圈abcd,宽度cd=L=0.5m,质量为0.1kg,电阻为2Ω,将其从图示位置由静止释放(cd边与L1重合),速度随时间的变化关系如图乙所示,t1时刻cd边与L2重合,t2时刻ab边与L3重合,t3时刻ab边与L4重合,已知t1~t2的时间间隔为0.6s,整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向,重力加速度g取10m/s2。则( )
正确答案
解析
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知识点
25.如图甲所示,光滑导体框架水平放置,空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为,质量为
、电阻为
的导体棒AC横放在框架上。现用轻绳栓住导体棒,轻绳的一端通过光滑的定滑轮绕在电动机的转轴上,另一端通过光滑的定滑轮与质量为
的物体D相连,电 动机的内阻为
。电路接通后,导体棒AC平行于EF向右运动(其运动情况如图乙所示),且电压表的读数恒为
,电流表的读数恒为
。不计导体框的电阻,
,求:
(1)电动机的输出功率;
(2)匀强磁场的宽度;
(3)导体棒在变速阶段产生的热量。
正确答案
(1)电动机的输入功率,电动机的输出功率
(2)导体棒最终做匀速直线运动,设速度为,此时棒的电动势为
,电流
,安培力
,
设右端线的拉力为F,由平衡条件,由图像知
,又由以上各式解得:
(3)对系统由能量守恒得,其中
,解得
(其它方法正确也得分)
解析
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知识点
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